化學定義的發(fā)展

§1.化學定義的發(fā)展化學的內(nèi)涵隨時代前進而改變。在19世紀，恩格斯認為化學是原子的科學（參見《自然辯證法》），因為化學是研究化學變化，即改變原子的組合和排布，而原子本身不變的科學。到了20世紀，人們認為化學是研究分子的科學，因為在這100年中，在《美國化學文摘》上登錄的天然和人工合成的分子和化合物的數(shù)目已從1900年的55萬種，增加到1999年年底的2340萬種。沒有別的科學能象化學那樣制造出如此眾多的新分子、新物質(zhì)?，F(xiàn)在世紀之交，我們大家深深地感受到化學的研究對象和研究內(nèi)容大大擴充了，研究方法大大深化和延伸了，所以21世紀的化學是研究泛分子的科學?；瘜W定義的發(fā)展化學是研究物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化的一門自然科學。（太寬泛）化學研究的是化學物質(zhì)?；瘜W研究分子的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)與變化?；瘜W是研究分子層次以及超分子為代表的分子以上層次的化學物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的科學。化學是一門研究分子和超分子層次的化學物種的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和變化的自然科學。21世紀化學研究的六大趨勢1.更加重視國家目標，更加重視不同學科之間的交叉和融合

。在世紀之交，中國和世界各國政府都更加重視國家目標，在加強基礎研究的同時，要求化學更多地來改造世界，更多地滲透到與下述10個門類的科學的交叉和融合：（1）數(shù)理科學（2）生命科學（3）材料科學（4）能源科學（5）地球和生態(tài)環(huán)境科學（6）信息科學（7）納米科學技術（8）工程技術科學（9）系統(tǒng)科學（10）哲學和社會科學。這是化學發(fā)展成為研究泛分子的大化學的根本原因。所以培養(yǎng)21世紀的化學家要有寬廣的知識面，多學科的基礎。2.理論和實驗更加密切結(jié)合1998年諾貝爾化學獎授予W.Kohn和J.A.Pople。頒獎公告說：“量子化學已經(jīng)發(fā)展成為廣大化學家所使用的工具，將化學帶入一個新時代，在這個新時代里實驗和理論能夠共同協(xié)力探討分子體系的性質(zhì)?；瘜W不再是純粹的實驗科學了”。所以在21世紀，理論和計算方法的應用將大大加強，理論和實驗更加密切結(jié)合。3.在研究方法和手段上，更加重視尺度效應。20世紀的化學已重視宏觀和微觀的結(jié)合，21世紀將更加重視介乎兩者之間的納米尺度（1-100nm），并注意到從小的原子、分子組裝成大的納米分子，以至微型分子機器。4.合成化學的新方法層出不窮合成化學始終是化學的根本任務，21世紀的合成化學將從化合物的經(jīng)典合成方法擴展到包含組裝等在內(nèi)的廣義合成，目的在于得到能實際應用的分子器件和組裝體。合成方法的十化：芯片化，組合化，模板化，定向化，設計化，基因工程化，自組裝化，手性化，原子經(jīng)濟化，綠色化。

5.造成污染的傳統(tǒng)化學向綠色化學的轉(zhuǎn)變是必然的趨勢

21世紀的化工企業(yè)的信條是五個“為了”和五個“關心”。（1）為了社會而關心環(huán)保（Environmentalcareforthesociety）；（2）為了職工而關心安全、健康和福利（Safetycarefortheemployee）；（3）為了顧客而關心質(zhì)量、聲譽和商標（Qualitycareforthecustomers）；（4）為了發(fā)展而關心創(chuàng)新（Innovation-careforthedevelopment）；（5）為了股東而關心效益（Profit-careforthestockholders）6.分析化學已發(fā)展成為分析科學分析化學已吸收了大量物理方法、生物學方法、電子學和信息科學的方法，發(fā)展成為分析科學，應用范圍也大大拓寬了。分析方法的十化：微型化芯片化、仿生化、在線化、實時化(realtime)、原位化(insitu)，在體化(invivo)、智能化信息化，高靈敏化，高選擇性化，單原子化和單分子化。單分子光譜、單分子檢測，搬運和調(diào)控的技術受到重視。分離和分析方法的連用，合成和分離方法的連用，合成、分離和分析方法的三連用。21世紀化學的四大難題（中長期）1.化學的第一根本規(guī)律--化學反應理論和定律嚴格的徹底的微觀的化學反應理論，包括決定某兩個或幾個分子之間能否發(fā)生化學反應？能否生成預期的分子？需要什么催化劑才能在溫和條件下進行反應？如何在理論指導下控制化學反應？如何計算化學反應的速率？如何確定化學反應的途徑等，是21世紀化學應該解決的第一個難題。

2化學的第二根本規(guī)律--結(jié)構(gòu)和性能的定量關系這里“結(jié)構(gòu)”和“性能”是廣義的，前者包含構(gòu)型、構(gòu)象、手性、粒度、形狀和形貌等，后者包含物理、化學和功能性質(zhì)以及生物和生理活性等。雖然W.Kohn從理論上證明一個分子的電子云密度可以決定它的所有性質(zhì)，但實際計算困難很多，現(xiàn)在對結(jié)構(gòu)和性能的定量關系的了解，還遠遠不夠。所以這是21世紀化學的第二個重大難題。3納米尺度的基本規(guī)律現(xiàn)在中美日等國都把納米科學技術定為優(yōu)先發(fā)展的國家目標。在復雜性科學和物質(zhì)多樣性研究中，尺度效應至關重要。尺度的不同，常常引起主要相互作用力的不同，導致物質(zhì)性能及其運動規(guī)律和原理的質(zhì)的區(qū)別。例如金的熔點為1063℃，納米金的融化溫度卻降至330℃4.活分子運動的基本規(guī)律充分認識和徹底了解人類和生物體內(nèi)活分子(livingmolecules)的運動規(guī)律，無疑是21世紀化學亟待解決的重大難題之一。例如利用太陽能把很穩(wěn)定的CO2和H2O分子的化學鍵打開，合成碳水化合物，并放出氧氣O2，供人類和其它動物使用。在這個偉大的過程中，活分子催化劑葉綠素是怎樣作用的？我們必須把這個過程的全部反應機理搞清楚，然后研究能否在化學工廠中，在溫和的條件下，實現(xiàn)這個偉大的催化反應。合成，更精通和突突出，可控的的方式(incontrol);分析，更深入和細細致，“HowlittlehaveIgotofwhat?”;化學反應機理理，轉(zhuǎn)化的原子子路徑，飛秒秒時間尺度(How?);理論，不僅限于解解釋和理解，，預言性可與與實驗競爭(Why?)與物理、材料料和生命科學學的交叉與融融合！“新化學”與與100年以以前有何區(qū)別別？`§2.無機化學概述述化學學科的分分類：InorganicChemistry(無機化學)AnalyticalChemistry(分析化學)OrganicChemistry(有機化學)PhysicalChemistry(物理化學)StructuralChemistry(結(jié)構(gòu)化學)PolymerChemistry(高分子化學學)Stock等:乙硼烷的氫橋橋鍵;硅的研究Werner等:過渡金屬配合合物化學Karus等:非水溶劑,放射化學Ziegler-Natta:烷基基鋁和三氯化化鈦Wilkinsen:二二茂鐵，夾心心化合物超導、光磁記記錄材料、稀稀有元素化合合物無機化學學科科是隨著元素素發(fā)現(xiàn)而逐步步發(fā)展起來的的。無機化學課程程的主要內(nèi)容容物質(zhì)的形態(tài)與與結(jié)構(gòu)氣液固體原子結(jié)構(gòu)分子結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)物質(zhì)的的變化規(guī)律律化學熱力學化學動力學酸堿平衡沉淀平衡氧化還原絡合平衡物質(zhì)的制備與與性質(zhì)元素通論s,ds區(qū)元素p區(qū)元素d區(qū)元素f區(qū)元素§3.如何學習無機機化學1.預習;2.課課堂筆記;3.