展望未來(lái)的化學(xué)-對(duì)化學(xué)的一點(diǎn)淺見(jiàn)原創(chuàng)

1、展望未來(lái)的化學(xué)展望未來(lái)的化學(xué) 對(duì)化學(xué)認(rèn)知的一點(diǎn)淺見(jiàn)咸寧學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系2002級(jí)化學(xué)教育專業(yè)徐俊龍一、通論 化學(xué)是在原子、分子水平上研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)及應(yīng)用的一門基礎(chǔ)自然科學(xué)。 迅猛發(fā)展的化學(xué)已成為生命科學(xué)、材料科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能燃科學(xué)、信息科學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域的重要基礎(chǔ)，它在解決人類社會(huì)發(fā)展過(guò)程中面臨的問(wèn)題、提高人類的生活質(zhì)量、促使人與自然和諧相處等方面發(fā)揮著重要作用。 可以這樣認(rèn)為：化學(xué)學(xué)科研究包括對(duì)化學(xué)物質(zhì)的：分類；合成；反應(yīng)；分離；表征；設(shè)計(jì)；性質(zhì)；結(jié)構(gòu)；應(yīng)用；及他們的相互關(guān)系。其核心是合成（包括天然和人工物）！1.1化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史 1.遠(yuǎn)古的化學(xué)實(shí)用技術(shù) 如：冶金、火藥、造紙等

2、。2.近代化學(xué)基本理論的建立如：質(zhì)量守恒定律、燃燒學(xué)說(shuō)、阿佛加德羅定律、原子論、分子論、電離學(xué)說(shuō)、酸堿理論等。3.現(xiàn)代化學(xué)物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論和合成化學(xué)如：雜化軌道理論（VB法）、分子軌道理論（MO法）、配位場(chǎng)理論、逆合成、手性合成、綠色化學(xué)、組合化學(xué)、分子設(shè)計(jì)等。4.未來(lái)的化學(xué)綜合學(xué)科發(fā)展的科學(xué)如：將深入研究原子組合分子的方法和技巧、研究分子以上層次的現(xiàn)象、與其他學(xué)科滲透、交叉聯(lián)合、科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)、必須創(chuàng)新、理論與實(shí)驗(yàn)并駕齊驅(qū)、學(xué)科界限越來(lái)越模糊等。我國(guó)與Nobel獎(jiǎng)為什么我國(guó)中學(xué)生生在歷年的各學(xué)科國(guó)際奧賽（如：IChO、IBO、IMO等）上起的驚人的成績(jī)，而迄今卻沒(méi)有國(guó)人得Nobel獎(jiǎng)呢？ 可能原因

3、：我國(guó)科學(xué)基礎(chǔ)較差， 缺乏深厚的科學(xué)傳統(tǒng)，一流的科學(xué)家太少；我國(guó)的基礎(chǔ)教育是優(yōu)秀的，但是高等教育卻不盡如人意，的別是是博士水平教育尤為落后！ 由于種種原因，如：吳有訓(xùn)、趙忠堯、王金昌等都與Nobel獎(jiǎng)失之交臂；又如：候氏制堿法、結(jié)晶牛胰島素等都沒(méi)能評(píng)上!我國(guó)距Nobel獎(jiǎng)還有多遠(yuǎn)？ 可以這么說(shuō)我們已經(jīng)具備了沖擊Nobel獎(jiǎng)的實(shí)力，但是我們也要知道我們與別國(guó)的差距！在不久的將來(lái)，我們一定會(huì)實(shí)現(xiàn)的，在座的各位就有可能是其中的一員哦！二、回顧與動(dòng)向回顧與動(dòng)向1. 20世紀(jì)化學(xué)的回顧2.從20世紀(jì)末化學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科的動(dòng)向看未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)3.交叉學(xué)科和熱點(diǎn)研究領(lǐng)域簡(jiǎn)介4.化學(xué)工業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系氮化硅碳納米

4、管20世紀(jì)化學(xué)的回顧一. 基礎(chǔ)研究的重大突破1.放射性和鈾裂變的重大突破2.化學(xué)鍵和現(xiàn)代量子化學(xué)理論3.創(chuàng)造新分子新結(jié)構(gòu)合成化學(xué)4.高分子科學(xué)和材料科學(xué)的崛起5.化學(xué)動(dòng)力學(xué)與分子反應(yīng)動(dòng)態(tài)學(xué)二.在化學(xué)基礎(chǔ)研究推動(dòng)下化學(xué)工業(yè)的大發(fā)展1.石油工業(yè)2.三大合成材料3.合成氨工業(yè)4.醫(yī)藥工業(yè) VB12分子結(jié)構(gòu)R.B.Woodward 合成得1965年 Nobel化學(xué)獎(jiǎng)得主基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的動(dòng)向看未來(lái)I.無(wú)機(jī)化學(xué)II.有機(jī)化學(xué)1.現(xiàn)代無(wú)機(jī)合成；2.配位化學(xué)3.原子簇化學(xué) ：4.超分子化學(xué)5.無(wú)機(jī)晶體化學(xué)；6.稀土化學(xué)7.生物無(wú)機(jī)化學(xué)；8.無(wú)機(jī)金屬與藥物9.核化學(xué)和放射化學(xué)1.有機(jī)合成化學(xué)2.金屬有機(jī)化學(xué)和有機(jī)

5、催化A.天然復(fù)雜有機(jī)分子的全合成B.不對(duì)對(duì)稱合成A.金屬有機(jī)化合物的合成、結(jié)構(gòu)和性能B.金屬有機(jī)導(dǎo)向的有機(jī)反應(yīng)3.天然有機(jī)化學(xué)A.天然產(chǎn)物的快速分離和結(jié)構(gòu)分析鑒定B.傳統(tǒng)中藥的現(xiàn)代化研究C.天然產(chǎn)物的衍生物和組合化學(xué)D.生物技術(shù)4.物理有機(jī)化學(xué)分子結(jié)構(gòu)測(cè)定、反應(yīng)機(jī)理、分子間的弱相互作用5.生物有機(jī)化學(xué)掃描隧道硅表面電流密度超導(dǎo)?？舅氐姆肿咏Y(jié)構(gòu)分子式為C129H223N3O54 有64個(gè)不對(duì)稱碳和7個(gè)骨架內(nèi)雙鍵, 異構(gòu)體數(shù)目多達(dá)271個(gè)有機(jī)合成的杰作1989年美國(guó)哈佛大學(xué)Kishi宣布全合成21021個(gè)同分異構(gòu)體 對(duì)映體鏡面一對(duì)對(duì)映體（互為鏡像）手性碳旋光儀 The Polarimeter鈉光

6、燈平面偏振光光平面旋轉(zhuǎn)起偏鏡樣品管檢偏鏡檢測(cè)物質(zhì)的旋光性 III.分析化學(xué)IV.物理化學(xué)1.光譜分析 ；2.電化學(xué)學(xué)分析；3.色譜分析4.質(zhì)譜分析（MS）A.質(zhì)譜聯(lián)用；B.串聯(lián)質(zhì)譜C.傅立葉變換質(zhì)譜（FTMS）D.整分子氣化和多光電離技術(shù)（LEIMMUPI）5.NMR（1）提高磁體的磁場(chǎng)強(qiáng)度（2）.發(fā)展三維核磁共振技術(shù)（3DNMR）（3）固體NMR和NMR成相技術(shù)6.表面分析：7.放射分析；8.單分子（原子）檢測(cè)體系和儀器的研制1.結(jié)構(gòu)化學(xué)：2化學(xué)熱力學(xué)3.化學(xué)動(dòng)力學(xué)；4.量子化學(xué)5.催化A.多相催化；B、均相催化C.光催化 D、電催化E、酶催化和仿生催化基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的動(dòng)向看未來(lái)基礎(chǔ)學(xué)科發(fā)展的

7、動(dòng)向看未來(lái)V.高分子化學(xué) VI.化學(xué)工程 1.高分子合成；2.高分子物理3.高分子高級(jí)結(jié)構(gòu)和尺度與性能的關(guān)系4.高分子成型；5.功能高分子6.通用高分子材料及合成高分子的原料1.化工過(guò)程的多尺度效應(yīng)2.化學(xué)反應(yīng)催化反應(yīng)器3.非傳統(tǒng)反應(yīng)器（1）.超臨界反應(yīng)工程（2）.反應(yīng)分離過(guò)程（3）.人為非定態(tài)反應(yīng)工程4.生化反應(yīng)工程原油加工流程人造血管I、生命科學(xué)II、能源化學(xué)交叉和熱點(diǎn)1.生命的基礎(chǔ)物質(zhì)研究 ；2.遺傳物質(zhì)的作用；3.人類基因組計(jì)劃 ；4.腦科學(xué)5.酶結(jié)構(gòu)和催化功能的關(guān)系研究6.模擬生命過(guò)程和生命體系的合成1.氫能源 ；2.燃料電池3.生物質(zhì)能源 ；4.太陽(yáng)能電池5.海水鹽差發(fā)電III、環(huán)

8、境化學(xué)1.環(huán)境分析化學(xué) ；2.大氣環(huán)境化學(xué)3.水環(huán)境化學(xué) ；4.土壤環(huán)境化學(xué)5.元素化學(xué)循環(huán)；6.控制污染的化學(xué)7.環(huán)境計(jì)算化學(xué)氫能轎車2004年Nobel化學(xué)獎(jiǎng)相關(guān)交叉和熱點(diǎn)IV、綠色化學(xué)1.新的化學(xué)反應(yīng)過(guò)程研究；2.傳統(tǒng)化學(xué)過(guò)程的綠色化學(xué)改造；3.綜合利用的綠色化學(xué)工程4.能源中的綠色化學(xué)問(wèn)題和潔凈煤化學(xué)技術(shù)5.資源再生和循環(huán)使用技術(shù)研究V、計(jì)算化學(xué)1.研究分子結(jié)構(gòu)和性能的關(guān)系； 2.研究化學(xué)反應(yīng)是如何進(jìn)行的 ；3.預(yù)測(cè)化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)物及新化合物具有什么樣的化學(xué)性質(zhì)4.生物大分子的空間結(jié)構(gòu)、取向和形態(tài)研究5.研究分子分子體系的排列和相互作用6.計(jì)算機(jī)對(duì)化學(xué)過(guò)程的模擬VI、納米化學(xué)1.納米檢測(cè)

9、技術(shù) 2.納米材料的異常行為及其用途3.納米化學(xué)合成A.納米插層聚合 ；B.雜化材料C.相分離鑲嵌段聚合物D.組裝合成納米相VII、手性藥物和手性技術(shù)金屬材料金屬結(jié)構(gòu)材料金屬功能材料超耐熱合金、輕質(zhì)合金、非晶合金高性能結(jié)晶栓制材料導(dǎo)電材料、形狀記憶合金超微粒子合金、超導(dǎo)材料非金屬材料新陶瓷材料電氣陶瓷、工程陶瓷、超硬陶瓷敏感元件、納米陶瓷特種陶瓷耐輻射陶瓷、光學(xué)性能好的玻璃優(yōu)異機(jī)械性能的特種玻璃導(dǎo)電性能玻璃高分子材料塑料、橡膠、纖維、黏合劑、工程材料、醫(yī)用材料光功能材料、導(dǎo)電磁性塑料復(fù)合材料金屬基復(fù)合材料、無(wú)機(jī)復(fù)合材料多性能復(fù)合材料生物醫(yī)用材料如：醫(yī)藥、醫(yī)用高分子材料等VIII、新材料A生物陶

10、瓷記憶合金未來(lái)材料發(fā)展的總趨勢(shì)（1）、結(jié)構(gòu)與功能相結(jié)合，要求具有多功能。（2）、智能化，要求材料本身具有感知、自我調(diào)節(jié)和反饋的 能力，即具有感知和驅(qū)動(dòng)雙重功能。（3）、少污染，對(duì)環(huán)境友好。 （4）、可再生。（5）、節(jié)約能源，還要求能利用或開(kāi)發(fā)新能源。（6）、長(zhǎng)壽命，材料要求能少維修或不維修。（7）、價(jià)格低廉。B月亮里的巖石晶體原電池I.農(nóng)業(yè)1.化肥 ；2.農(nóng)藥 ； 3.優(yōu)良品種和基因工程4.植物激素及生長(zhǎng)調(diào)節(jié) ； 5.光合作用和固氮II.能源1.煤的高效和清潔化燃料；2.天然氣的開(kāi)發(fā)和利用3.石油的開(kāi)采、精練和燃燒； 4.核能利用III.化工1.石油化工；2.天燃?xì)猓?.煤化工A.煤的拔頭工藝

11、生產(chǎn)液體燃料B.煤制合成氣（CO+H2)IV.健康與醫(yī)藥1.基因藥物; 2.酶抑制劑的研究和開(kāi)發(fā)3.受體拮抗或阻斷劑; 4.手性藥物5.常見(jiàn)病和多發(fā)病治療藥物的研制6.中醫(yī)藥現(xiàn)代化V.新功能材料1.微電子材料和器件; 2.超導(dǎo)材料; 3.新型納米陶瓷4光纖通訊; 5.聚合物結(jié)構(gòu)材料; 6.醫(yī)用材料VI.日用化學(xué)品和精細(xì)化工4.化學(xué)工業(yè)與國(guó)民經(jīng)濟(jì)的關(guān)系行住食VI，日用化學(xué)品和精細(xì)化工化學(xué)品看聽(tīng)各種文化用品及電視攝像所用的器具和材料等；如：紙、印刷品、照相機(jī)、膠卷、眼鏡、望遠(yuǎn)鏡等的制造收音機(jī)、隨聲聽(tīng)、樂(lè)器、唱片錄音/錄象帶等用品，是用化學(xué)品為原料制造出來(lái)的也使用了大量的化學(xué)助劑衣天然纖維人造纖維合

12、成纖維清潔保養(yǎng)綠色食品自來(lái)水工業(yè)飲料、酒類營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)建筑材料裝飾美化消防安全汽車環(huán)保交通安全三、展望展望1.20世紀(jì)化學(xué)的回顧與未來(lái)化學(xué)學(xué)科發(fā)展的趨勢(shì)2.未來(lái)化學(xué)的作用和地位3.21世紀(jì)化學(xué)學(xué)科發(fā)展的總趨勢(shì)4.未來(lái)化學(xué)研究模式5.其他學(xué)科的基本化學(xué)問(wèn)題6.21世紀(jì)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展方向1.回顧發(fā)展趨勢(shì)I.科技發(fā)展的基本考慮II.20世紀(jì)的化學(xué)在推動(dòng)人類進(jìn)步和科技發(fā)展起了核心科學(xué)的作用：（A）.為人類進(jìn)步提供物質(zhì)基礎(chǔ)（B）.在相關(guān)學(xué)科的發(fā)展中起了牽頭作用III.對(duì)21世紀(jì)初期化學(xué)現(xiàn)狀和地位的不同估計(jì)示例： 協(xié)同反應(yīng)具有高度立體專一性，用于合成特定結(jié)構(gòu)碳骨架?；@烯（basketene）特殊物質(zhì)的合成2.

13、未來(lái)化學(xué)的地位和作用A.化學(xué)仍然是解決食品問(wèn)題的主要學(xué)科之一 B.化學(xué)在能源和資源的合理開(kāi)發(fā)和高效安全利用中起關(guān)鍵作用C.化學(xué)繼續(xù)推動(dòng)材料科學(xué)的發(fā)展 D.化學(xué)是提高人類生存質(zhì)量和生存安全的有效保障 3.未來(lái)化學(xué)的學(xué)科發(fā)展的總體趨勢(shì)1.微觀與宏觀相結(jié)和2.靜態(tài)與動(dòng)態(tài)(過(guò)程）相結(jié)合3.由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，再由復(fù)雜到簡(jiǎn)單4.未來(lái)化學(xué)研究模式1.從實(shí)際問(wèn)題中抽象出化學(xué)基本問(wèn)題來(lái)研究2.吸收其他學(xué)科的新理論和新結(jié)果，孕育化學(xué)生長(zhǎng)點(diǎn)3.與其他學(xué)科融合，開(kāi)拓化學(xué)新領(lǐng)域4.把握動(dòng)向和時(shí)機(jī)，提出新思路和新的研究方向5.重視化學(xué)學(xué)科自身發(fā)展與整體科學(xué)技術(shù)的發(fā)展相結(jié)合燃料NH3燃燒產(chǎn)物CH4COCH3OHCO2H2ON2

14、燃燒熱太陽(yáng)能5.其他學(xué)科中的基本化學(xué)問(wèn)題I.生命科學(xué)中的基本化學(xué)問(wèn)題A.生物大分子之間、大分子與小分子之間的各種相互作用B.生物功能分子的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的研究C.生命過(guò)程復(fù)雜性的研究II.材料科學(xué)中的基本化學(xué)問(wèn)題A.分子結(jié)構(gòu)-分子聚集體高級(jí)結(jié)構(gòu)-材料結(jié)構(gòu)-理化性質(zhì)-功能之間的關(guān)系B.合成功能分子與筑建高級(jí)結(jié)構(gòu)的理論與方法研究C.分子器件的研究D.模擬生物材料形成過(guò)程的基礎(chǔ)研究III.可持續(xù)發(fā)展的基本化學(xué)問(wèn)題綠色化學(xué)和環(huán)境化學(xué)臭氧空洞6.未來(lái)化學(xué)學(xué)科的發(fā)展方向I.尋求結(jié)構(gòu)多樣性的研究與功能研究結(jié)合A.尋求結(jié)構(gòu)復(fù)雜性和多樣性的目標(biāo)結(jié)構(gòu)包含高級(jí)結(jié)構(gòu)B.組合化學(xué)； .C.發(fā)現(xiàn)和尋求新合成方法D.結(jié)構(gòu)化

15、學(xué)與合成化學(xué)結(jié)合II.復(fù)雜化學(xué)體系的研究A.復(fù)雜化學(xué)體系中的多層次結(jié)構(gòu)研究B.尺度效應(yīng)和多尺度問(wèn)題C.復(fù)雜系統(tǒng)過(guò)程問(wèn)題III.化學(xué)信息學(xué)和高效率計(jì)算機(jī)信息處理A.功能分子信息學(xué)B.與生物銜接的化學(xué)信息學(xué)C.與化學(xué)反應(yīng)和化學(xué)過(guò)程銜接的化學(xué)信息學(xué)IV.新實(shí)驗(yàn)方法的建立和方法研究V.跟蹤、分析、模擬化學(xué)反應(yīng)過(guò)程 專業(yè)選修課專業(yè)必修課無(wú)機(jī)化學(xué)有機(jī)分析化工物化（含結(jié)構(gòu)） 物理學(xué) 數(shù)學(xué) 化學(xué)實(shí)驗(yàn) 化學(xué)實(shí)驗(yàn)化學(xué)大廈高校化學(xué)專業(yè)的課程結(jié)構(gòu)如何學(xué)好高中化學(xué)1動(dòng)力作任何事情都要用動(dòng)力，好奇心、興趣、愛(ài)好、責(zé)任心、敬業(yè)精神、獻(xiàn)身精神都可能產(chǎn)生學(xué)習(xí)的動(dòng)力。2實(shí)踐實(shí)踐出真知，要重視實(shí)驗(yàn)，習(xí)題、作業(yè)、參加討論和辯論、參觀訪問(wèn)、參加科學(xué)研究、文獻(xiàn)調(diào)查、專題報(bào)告等。3方法學(xué)習(xí)有通則，又無(wú)定則。一般而言，學(xué)好高中化學(xué)可從以下幾點(diǎn)入手：A）重視實(shí)驗(yàn)，敢于做一些探索性實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)思維能力，探索能力、動(dòng)手能力等。B）重視科學(xué)思維方法的訓(xùn)練，如：實(shí)驗(yàn)