化學學科的發展、現狀與未來-wenkub

　

【正文】 應用方面的貢獻，居里夫人被授予了諾貝爾化學獎 ? 1908年盧瑟福因從事關于元素衰變和放射性物質的研究 ,提出了原子的有核結構模型和放射性元素的衰變理論而獲得了的諾貝爾化學獎。 1870年 門捷列夫發現了 元素周期律 ，奠定了化學學科的 理論基礎。 2 1661年 波義耳在其著名論文“懷疑派的化學家”中提出 “ 元素 ”的概念，從而化學被確定為一門學科。 未來的化學 —— 綜合學科發展的科學 如：深入研究原子組合分子的方法和技巧 。化學學科的發展、現狀與未來 1 化學學科發展的簡單回顧 2 化學學科的內涵及其地位作用 3 21世紀化學學科的發展趨勢 4 化學學科前沿介紹 綠色化學 超分子化學 邵 爽 浙江教育學院 理工學院 13588151586 1 1 化學學科發展的簡單回顧 遠古的化學 —— 實用技術 如：冶金、火藥、造紙等。研究分子以上層次的現象 。 1803年 道爾頓提出 原子論 。 19世紀末 化學的重要分支（二級學科） 分析化學、無機化 學、有機化學 和 物理化學 相繼建立，這種分工大 大推動了化學研究的深化。 ?1935年約里奧 居里夫婦因第一次用人工方法創造出放射性元素而榮獲了的諾貝爾化學獎。 4 (2)化學鍵和現代量子化學理論的建立 鮑林在化學鍵本質研究和應用 化學鍵理論 來闡明物質結構而獲 1945年諾貝爾化學獎 。1912年格林尼亞因發明 格林尼亞試劑 ， 開創了 有機金屬化合物 在各種官能團反應中的新領域而獲諾貝爾化學獎 。 ?1963年 Ziegler和 Natta因發現了配位聚合反應和實現了丙烯的定向聚合而共獲了諾貝爾化學獎。 同時研究快速反應的技術得到發展 ， 現在可以研究十億分之一秒內發生的化學反應 。 ?1967年 Eigen Porter和 Norrish因發展了閃光光解法技術用于研究發生在十億分之一秒內的快速化學反應，對快速反應動力學研究作出了重大貢獻，三人共獲了諾貝爾化學獎。這一領域涉及的時間間隔短至約千萬億分之一秒，即 1飛秒。實驗上，通過觀察在不同時刻體系的性質，就可以得到這種演化的圖像，從而理解反應的具體動力學過程。 分析化學成為一門儀器裝置和測量的科學 。 20世紀化學學科基礎研究的重大突破 光譜：原子吸收、原子發射 波譜：紅外光譜、紫外光譜 核磁共振、質譜 能譜：電子能譜 色譜：氣相色譜、液相色譜 X射線衍射：單晶、粉末 15 (7)生命科學 生物小分子化學，蛋白質化學 核酸化學，糖化學 蛋白質的化學 結構：一級結構 , 二級結構 , 三級結構 , 四級結構 氨基酸序列分析儀 酶的化學 ? 酶催化的機理 ? 化學模擬 ? 生物合成與生物轉化 核酸的化學 ? DNA雙螺旋結構的發現（ WatsonCrick獲 1962年諾貝爾醫學或生理學獎 ) ? 堿基配對原則 ? DNA的復制 ? 基因表達 ? 遺傳密碼的發現 ? 中心法則 20世紀化學學科基礎研究的重大突破 16 ?20世紀初開始生物小分子（如糖、血紅素、葉綠素、維生素等）的化學結構與合成研究就多次獲諾貝爾化學獎 ?1955年首次合成多肽激素催產素和加壓素，獲 1955年諾貝爾化學獎； ?1960年成功地測定了鯨肌紅旦白和馬血紅蛋白的空間結構，獲1962年諾貝爾化學獎； ?1980年 、 DNA分裂和重組、DNA測序以及現代基因工程學方面的杰出貢獻而共獲諾貝爾化學獎。這是世界上第一個人工合成的蛋白質。 到 20世紀末 ， 世界年產合成橡膠能力已 1200萬噸 ，合成纖維達 1500萬噸 ， 合成塑料已超過 6000萬噸 。 其中 氮肥 的生產關鍵問題是如何利用大氣中的氮大規模合成肥料 。 (榮獲 1931年諾貝爾化學獎 )。 20世紀化學工業的大發展 23 (4)醫藥工業的大發展 20世紀人類壽命顯著延長 ， 70歲以上的老人比例顯著提高 ， 估計 20世紀人類平均壽命增加 30歲左右 。 磺胺藥是第二次世界大戰前惟一有效的抗細菌感染的藥物 。 目前世界藥物市場的年銷售量約為 3000億美元 ， 在世界經濟發展中有舉足輕重的作用 。 化學工業已成為某些國家的支柱產業 25 ?化學從原子分子水平研究物質的組成、結構、性質及應用的科學。②分子片 。 ⑥生物分子 。這樣可以改進它們的性能。事實上，在我們的日常生活中很難找出一種不依靠化學和化學家幫助而制造出來的產品。 ◆ 世界專利發明中有 20%與化學有關。 隨著化學反應基礎理論及合成方法的不斷發展和完善 ， 新化合物的增加速率已快于指數表達方式 ， 90年代以來每年新增的化合物約有60余萬種 。②質量守恒 。 ?結構決定性質思想 —— 物質結構決定物質性質，物質性質反映了物質的結構 34 化學與生物學的不同 ?“生物學家致力于闡明自然生命的過程，而化學家則習慣于如何去調控這一過程”。對他們來講注重蛋白質和核酸的化學更甚于它們的生理重要性。他們喜歡神秘和復雜，當揭去面紗，顯露出分子本質時，他們中有些人則會感到失望”。 36 ?從人類對七大技術發明的需要迫切性來排序： 化學合成和分離技術；信息技術；生物技術；航空航天技術；核技術；納米技術；激光技術 ? 按 20世紀的七大技術發明衍生的產業規模及其對世界經濟的影響來排序： 信息產業；化學合成；航天航空技術；核技術；生物技術；納米技術；激光技術 按人類需要的迫切性和其衍生的產業規模排序 20世紀和 21世界上半葉理應稱為是信息和化學合成時代， 21世界下半葉才能成為生物技術時代！ 37 未來化學所面臨的重大挑戰 ? 環境問題 ? 人口控制與健康 ? 食品問題 ? 資源與可持續發展 3 21世紀化學學科的發展趨勢 38 （ 1）化學的第一根本規律 —— 化學反應理論和定律 建立精確有效而又普遍適用的化學反應的含時多體量子理論和統計理論。 （ 4）納米尺度的基本規律 當尺度在十分之幾到 10nm的量級，正處于量子尺度和經典尺度的模糊邊界中，有許多新的奇異特性和新的效應，新的規律和重要應用，值得理論化學家去探索研究。 （ 4）黑洞和類星體問題。 （ 3）腦科學。 預期未來 微觀與宏觀將會更深入更廣泛的結合 。 3 21世紀化學學科的發展趨勢 43 (3)多學科的綜合 未來化學