現(xiàn)代分析化學(xué)的發(fā)展趨勢(shì)

【專家解說】：分析化學(xué)學(xué)科的發(fā)展經(jīng)歷了三次巨大變革：第一次是隨著分析化學(xué)基礎(chǔ)理論，特別是物理化學(xué)的基本概念（如溶液理論）的發(fā)展，使分析化學(xué)從一種技術(shù)演變成為一門科學(xué)，第二次變革是由于物理學(xué)和電子學(xué)的發(fā)展，改變了經(jīng)典的以化學(xué)分析為主的局面，使儀器分析獲得蓬勃發(fā)展。目前，分析化學(xué)正處在第三次變革時(shí)期，生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、新材料科學(xué)發(fā)展的要求，生物學(xué)、信息科學(xué)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的引入，使分析化學(xué)進(jìn)入了一個(gè)嶄新的境界。第三次變革的基本特點(diǎn)：從采用的手段看，是在綜合光、電、熱、聲和磁等現(xiàn)象的基礎(chǔ)上進(jìn)一步采用數(shù)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)及生物學(xué)等學(xué)科新成就對(duì)物質(zhì)進(jìn)行縱深分析的科學(xué)；從解決的任務(wù)看，現(xiàn)代分析化學(xué)已發(fā)展成為獲取形形色色物質(zhì)盡可能全面的信息、進(jìn)一步認(rèn)識(shí)自然、改造自然的科學(xué)?，F(xiàn)代分析化學(xué)的任務(wù)已不只限于測(cè)定物質(zhì)的組成及含量，而是要對(duì)物質(zhì)的形態(tài)（氧化-還原態(tài)、絡(luò)合態(tài)、結(jié)晶態(tài)）、結(jié)構(gòu)（空間分布）、微區(qū)、薄層及化學(xué)和生物活性等作出瞬時(shí)追蹤、無損和在線監(jiān)測(cè)等分析及過程控制。隨著計(jì)算機(jī)科學(xué)及儀器自動(dòng)化的飛速發(fā)展，分析化學(xué)家也不能只滿足于分析數(shù)據(jù)的提供，而是要和其它學(xué)科的科學(xué)家相結(jié)合，逐步成為生產(chǎn)和科學(xué)研究中實(shí)際問題的解決者。近些年來，在全世界科學(xué)界和分析化學(xué)界開展了“化學(xué)正走出分析化學(xué)”、“分析物理”、“分析科學(xué)”等熱烈議論，反映了這次變革的深刻程度。 未來化學(xué)在人類生存、生存質(zhì)量和安全方面將以新的思路、觀念和方式繼續(xù)發(fā)揮核心科學(xué)的作用。應(yīng)該說，20世紀(jì)的化學(xué)科學(xué)在保證人類衣食住行需求、提高人類生活水平和健康狀態(tài)等方面起了重大作用，21世紀(jì)人類所面臨的糧食、人口、環(huán)境、資源和能源等問題更加嚴(yán)重，雖然這些難題的解決要依賴各個(gè)學(xué)科，但無論如何總是要依靠研究物質(zhì)基礎(chǔ)的化學(xué)學(xué)科。 （1)化學(xué)仍然是解決食品問題的主要學(xué)科之一 化學(xué)將在設(shè)計(jì)、合成功能分子和結(jié)構(gòu)材料以及從分子層次闡明和控制生物過程（如光合作用、動(dòng)植物生長(zhǎng)）的機(jī)理等方面，為研究開發(fā)高效安全肥料、飼料和肥料/飼料添加劑、農(nóng)藥、農(nóng)用材料（如生物可降解的農(nóng)用薄膜）、生物肥料、生物農(nóng)藥等打下基礎(chǔ)。利用化學(xué)和生物的方法增加動(dòng)植物食品的防病有效成分，提供安全的有防病作用的食物和食物添加劑，改進(jìn)食品儲(chǔ)存加工方法，以減少不安全因素等，都是化學(xué)研究的重要內(nèi)容。 （2)化學(xué)在能源和資源的合理開發(fā)和高效安全利用中起關(guān)鍵作用 在能源和資源方面，未來化學(xué)要研究高效潔凈的轉(zhuǎn)化技術(shù)和控制低品位燃料的化學(xué)反應(yīng)；新能源如太陽(yáng)能以及高效潔凈的化學(xué)電源與燃料電池等都將成為21世紀(jì)的重要能源，這些研究大多都需要從化學(xué)基本問題作起，否則，很難取得突破。礦產(chǎn)資源是不可再生的，化學(xué)要研究重要礦產(chǎn)資源（如稀土）的分離和深加工技術(shù)以及利用。 （3)化學(xué)繼續(xù)推動(dòng)材料科學(xué)的發(fā)展 各種結(jié)構(gòu)材料和功能材料與糧食一樣永遠(yuǎn)是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。化學(xué)是新材料的“源泉”，任何功能材料都是以功能分子為基礎(chǔ)的，發(fā)現(xiàn)具有某種功能的新型結(jié)構(gòu)回引起材料科學(xué)的重大突破（如富勒烯）。未來化學(xué)不僅要設(shè)計(jì)和合成分子，而且要把這些分子組裝、構(gòu)筑成具有特定功能的材料。從超導(dǎo)體、半導(dǎo)體到催化劑、藥物控釋載體、納米材料等都需要從分子和分子以上層次研究材料的結(jié)構(gòu)。20世紀(jì)化學(xué)模擬酶的活性中心的研究已取得進(jìn)展，未來將會(huì)在可用于生產(chǎn)、生活和醫(yī)療的模擬酶的研究方面有所突破，而突破是基于構(gòu)筑既有活性中心又有保證活性中心功能的高級(jí)結(jié)構(gòu)的化合物。21世紀(jì)電子信息技術(shù)將向更快、更小、功能更強(qiáng)的方向發(fā)展，目前大家正在致力于量子計(jì)算機(jī)、生物計(jì)算機(jī)、分子器件、生物芯片等新技術(shù)，標(biāo)志著“分子電子學(xué)”和“分子信息技術(shù)”的到來，這就要求化學(xué)家作出更大的努力，設(shè)計(jì)、合成所需要的各種物質(zhì)和材料。 （4)化學(xué)是提高人類生存質(zhì)量和生存安全的有效保障 在滿足生存需要之后，不斷提高生存質(zhì)量和生存安全是人類進(jìn)步的重要標(biāo)志?；瘜W(xué)可從三個(gè)方面對(duì)保證生存質(zhì)量的提高做出貢獻(xiàn)：① 通過研究各種物質(zhì)和能的生物效應(yīng)（正面的和負(fù)面的）的化學(xué)基礎(chǔ)，特別是搞清兩面性的本質(zhì)，找出最佳利用方案；② 研究開發(fā)對(duì)環(huán)境無害的化學(xué)品和生活用品，研究對(duì)環(huán)境無害的生產(chǎn)方式，這兩方面是綠色化學(xué)的主要內(nèi)容；③ 研究大環(huán)境和小環(huán)境（如室內(nèi)環(huán)境）中不利因素的產(chǎn)生、轉(zhuǎn)化和與人體的相互作用，提出優(yōu)化環(huán)境建立潔凈生活空間的途徑。 健康是重要的生存質(zhì)量的標(biāo)志。維持健康狀態(tài)靠預(yù)防和治療兩方面，以預(yù)防為主。預(yù)防疾病是21世紀(jì)醫(yī)學(xué)的中心任務(wù)?；瘜W(xué)可以從分子水平了解病理過程，提出預(yù)警生物標(biāo)志物的檢測(cè)方法，建議預(yù)防途徑。 展望未來，二十一世紀(jì)的化學(xué)仍將是一門中心的、實(shí)用的和創(chuàng)造性的科學(xué)，它將幫助我們解決人類所面臨的一系列重大問題，與此同時(shí)，化學(xué)將得到進(jìn)一步發(fā)展。我們有理由相信21世紀(jì)的化學(xué)將更加繁榮興旺，化學(xué)將迎來它的黃金時(shí)代