20-21世紀(jì)化學(xué)發(fā)展史

【專家解說(shuō)】：20世紀(jì)的時(shí)代標(biāo)志，人類開(kāi)始掌握和利用核能。放射化學(xué)和核化學(xué)等分支學(xué)科相繼產(chǎn)生，并迅速發(fā)展；同位素地質(zhì)學(xué)、同位素宇宙化學(xué)等交叉學(xué)科接踵誕生。元素周期表擴(kuò)充了，已有109號(hào)元素,并且正在探索超重元素以驗(yàn)證元素“穩(wěn)定島”的假說(shuō)。與現(xiàn)代宇宙學(xué)相依存的元素起源學(xué)說(shuō)和與演化學(xué)說(shuō)密切相關(guān)的核素年齡測(cè)定等工作，都在不斷補(bǔ)充和更新元素的觀念。 在化學(xué)反應(yīng)理論方面，由于對(duì)分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的認(rèn)識(shí)的提高,經(jīng)典的、統(tǒng)計(jì)的反應(yīng)理論已進(jìn)一步深化,在過(guò)渡態(tài)理論建立后，逐漸向微觀的反應(yīng)理論發(fā)展，用分子軌道理論研究微觀的反應(yīng)機(jī)理，并逐步建立了分子軌道對(duì)稱守恒原理和前線軌道理論。分子束、激光和等離子技術(shù)的應(yīng)用，使得對(duì)不穩(wěn)定化學(xué)物種的檢測(cè)和研究成為現(xiàn)實(shí)，從而化學(xué)動(dòng)力學(xué)已有可能從經(jīng)典的、統(tǒng)計(jì)的宏觀動(dòng)力學(xué)深入到單個(gè)分子或原子水平的微觀反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得分子電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)的量子化學(xué)計(jì)算、化學(xué)統(tǒng)計(jì)、化學(xué)模式識(shí)別，以及大規(guī)模數(shù)據(jù)的處理和綜合等方面，都得到較大的進(jìn)展，有的已經(jīng)逐步進(jìn)入化學(xué)教育之中。關(guān)于催化作用的研究，已提出了各種模型和理論，從無(wú)機(jī)催化進(jìn)入有機(jī)催化和生物催化，已開(kāi)始從分子微觀結(jié)構(gòu)和尺寸的角度和生物物理有機(jī)化學(xué)的角度，來(lái)研究酶類的作用和酶類的結(jié)構(gòu)與其功能的關(guān)系。 分析方法和手段是化學(xué)研究的基本方法和手段。一方面，經(jīng)典的成分和組成分析方法仍在不斷改進(jìn)，分析靈敏度從常量發(fā)展到微量、超微量、痕量;另一方面,發(fā)展出許多新的分析方法，可深入到進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，構(gòu)象測(cè)定，同位素測(cè)定，各種活潑中間體如自由基（包括雙基和多基）、離子基、卡賓、氮賓、卡拜等的直接測(cè)定，以及對(duì)短壽命亞穩(wěn)態(tài)分子的檢測(cè)等。分離手段也不斷革新，離子交換、膜技術(shù)，特別是各種色譜法得到了迅速的發(fā)展。為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)的需要和滿足靈敏、精確、高速的要求，各種分析儀器，如質(zhì)譜儀、極譜儀、色譜儀的應(yīng)用和微機(jī)化、自動(dòng)化，及其與其他重要譜儀的聯(lián)用，得到迅速發(fā)展和完善?，F(xiàn)代航天技術(shù)的發(fā)展和對(duì)各行星成分的遙控分析，反映出分析技術(shù)的現(xiàn)代化水平。 合成各種物質(zhì)，是化學(xué)研究的主要目的之一。在無(wú)機(jī)合成方面，首先合成的是氨。氨的合成不僅開(kāi)創(chuàng)了無(wú)機(jī)合成工業(yè),而且?guī)?dòng)了催化化學(xué),發(fā)展了化學(xué)熱力學(xué)和反應(yīng)動(dòng)力學(xué)。后來(lái)相繼合成的有紅寶石、人造水晶、硼氫化合物、金剛石、半導(dǎo)體、超導(dǎo)材料和二茂鐵等配位化合物。在電子技術(shù)、核工業(yè)、航天技術(shù)等現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)的推動(dòng)下，各種超純物質(zhì)、新型化合物和特殊需要的材料的生產(chǎn)技術(shù)都得到較大發(fā)展。稀有氣體化合物的合成成功又向化學(xué)家提出了新的挑戰(zhàn)，需要對(duì)零族元素的化學(xué)重新加以研究。無(wú)機(jī)化學(xué)在與有機(jī)化學(xué)、生物化學(xué)、物理學(xué)等學(xué)科相互滲透中產(chǎn)生了有機(jī)金屬化學(xué)、生物無(wú)機(jī)化學(xué)、無(wú)機(jī)固體化學(xué)等新興學(xué)科。 酚醛樹(shù)脂的合成，開(kāi)辟了高分子科學(xué)領(lǐng)域。30年代聚酰胺纖維的合成，使高分子的概念得到廣泛的確認(rèn)。后來(lái)，高分子的合成、結(jié)構(gòu)和性能研究、應(yīng)用三方面保持互相配合和促進(jìn)，使高分子化學(xué)得以迅速發(fā)展。各種高分子材料（塑料、橡膠和纖維）的合成和應(yīng)用，為現(xiàn)代工農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸、醫(yī)療衛(wèi)生、軍事技術(shù)，以及人們衣食住行各方面，提供了多種性能優(yōu)異而成本較低的重要材料，成為現(xiàn)代物質(zhì)文明的重要標(biāo)志。高分子工業(yè)發(fā)展為化學(xué)工業(yè)的重要支柱。 20世紀(jì)是有機(jī)合成的黃金時(shí)代?；瘜W(xué)的分離手段和結(jié)構(gòu)分析方法已經(jīng)歷了高度發(fā)展，許多天然有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)問(wèn)題紛紛獲得圓滿解決，還發(fā)現(xiàn)了許多新的重要的有機(jī)反應(yīng)和專一性有機(jī)試劑，在此基礎(chǔ)上，精細(xì)有機(jī)合成，特別是在不對(duì)稱合成方面取得了很大進(jìn)展。一方面,合成了各種有特種結(jié)構(gòu)和特種性能的有機(jī)化合物;另一方面，合成了從不穩(wěn)定的自由基到有生物活性的蛋白質(zhì)、核酸等生命基礎(chǔ)物質(zhì)，例如胰島素、大腸桿菌脫氧核糖核酸、酵母丙氨酸轉(zhuǎn)移核糖核酸等。有機(jī)化學(xué)家還合成了復(fù)雜結(jié)構(gòu)的天然有機(jī)化合物，如嗎啡、血紅素、葉綠素、甾族激素、維生素B12和有特效的藥物，如 606、磺胺、抗生素等。這些成就對(duì)促進(jìn)科學(xué)的發(fā)展、增進(jìn)人類的健康和延長(zhǎng)人類的壽命，起了巨大作用；為合成有高度生物活性的物質(zhì)，并與其他學(xué)科協(xié)同解決有生命物質(zhì)的合成問(wèn)題及解決前生命物質(zhì)的化學(xué)問(wèn)題等，提供了有利的條件。 20世紀(jì)以來(lái)，化學(xué)發(fā)展的趨勢(shì)可以歸納為：由宏觀向微觀、由定性向定量、由穩(wěn)定態(tài)向亞穩(wěn)態(tài)發(fā)展，由經(jīng)驗(yàn)逐漸上升到理論，再用于指導(dǎo)設(shè)計(jì)和開(kāi)創(chuàng)新的研究。一方面，為生產(chǎn)和技術(shù)部門(mén)提供盡可能多的新物質(zhì)、新材料；另一方面，在與其他自然科學(xué)相互滲透的進(jìn)程中不斷產(chǎn)生新學(xué)科，并向探索生命科學(xué)和宇宙起源的方向發(fā)展。