化學(xué)特點發(fā)展管理論文
時間:2022-07-24 06:39:00
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經(jīng)過約200多年的努力,化學(xué)進(jìn)入現(xiàn)代時期??偨Y(jié)起來說現(xiàn)代化學(xué)有五大特點和兩個發(fā)展方向。
五大特點是
(1)化學(xué)家對物質(zhì)的認(rèn)識和研究,從宏觀向微觀深入。20世紀(jì)以來,化學(xué)家已用實驗打開原子大門,深入地了解原子內(nèi)部的情況,并且用量子理論探討原子內(nèi)的電子排布、能量變化等。就是對復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)來說,也可以測量反應(yīng)機理,了解反應(yīng)過渡態(tài)的情況以及分子、原子間能量的交換。
(2)從定性和半定量化向高度定量化深入。雖然近代化學(xué)也曾廣泛地使用各種定量化工具,但是還只能說停留在定性和半定量化水平。本世紀(jì)60年代后,電子計算機大規(guī)模地引進(jìn)化學(xué)領(lǐng)域,用它來計算分子結(jié)構(gòu)已取得巨大的成功。如今任何化學(xué)論文如無詳盡的定量數(shù)據(jù)就難以發(fā)表,發(fā)表了也難取得公認(rèn)。而且如今化學(xué)實驗的精密度愈來愈高,幾乎所有儀器都是定量化的,有的還用電子計算機來控制。
(3)對物質(zhì)的研究從靜態(tài)向動態(tài)伸展。近代化學(xué)對物質(zhì)的研究基本上停留在靜態(tài)的水平或從靜態(tài)出發(fā),推出一些動態(tài)情況。例如,從熱力學(xué)定律出發(fā),通過狀態(tài)函數(shù)的變化,從始態(tài)及終態(tài)情況推斷反應(yīng)變化中一些可能情況?,F(xiàn)代化學(xué)已擺脫這種間接研究推理,而采用直接的方法去了解或描述動態(tài)情況,特別是激光技術(shù)、同位素技術(shù)、微微秒技術(shù)、分子束技術(shù)在現(xiàn)代化學(xué)里的大規(guī)模應(yīng)用?;瘜W(xué)家目前已能了解皮秒內(nèi)微粒運動的情況,反應(yīng)中化學(xué)鍵的斷裂以及能量交換等情況。特別值得一提的是有關(guān)動態(tài)薛定諤方程的研究,一旦成功它將會為動態(tài)研究開辟光輝前景。
(4)由描述向推理或設(shè)計深化。近代化學(xué)幾乎全憑經(jīng)驗,主要通過實驗來了解和闡述物質(zhì)。雖然也有一些理論如溶液理論、結(jié)構(gòu)理論等可以指示研究方向,但總體來說近代化學(xué)基本上是描述性的。原來化學(xué)中四大學(xué)科(無機化學(xué)、有機化學(xué)、分析化學(xué)、物理化學(xué))彼此存在很大獨立性。然而現(xiàn)代化學(xué)已打破傳統(tǒng)的界限,化學(xué)不僅自身各學(xué)科相互滲透,而且跟物理、生物、數(shù)學(xué)、醫(yī)學(xué)等學(xué)科相互交融和滲透。特別是近年量子化學(xué)的發(fā)展,已滲透到各學(xué)科,使化學(xué)擺脫歷史傳統(tǒng),可以預(yù)先預(yù)測和推理,然后用實驗來驗證或合成。例如,當(dāng)今許多高難度的合成工作都事先根據(jù)理論設(shè)計,然后決定合成路線。著名的維生素B12的合成工作就是一個典范,它標(biāo)志著化學(xué)已從描述向設(shè)計飛躍。
(5)向研究分子群深入。近代化學(xué)對化學(xué)的研究通常只停留在一個或幾個分子間的作用。即所謂0級、1級、2級、3級反應(yīng),對多分子的反應(yīng)是無能為力的。但是近代化學(xué)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實際需要了,特別是研究生物體內(nèi)的化學(xué)反應(yīng),就要研究多個分子甚至一大群分子間的反應(yīng)了。例如,一個活細(xì)胞內(nèi)往往需要幾十種酶作催化劑,同時催化許多化學(xué)反應(yīng)。因此研究分子群關(guān)系,已成為現(xiàn)代化學(xué)的一個特點。
現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展方向,一是化學(xué)向分子設(shè)計方向前進(jìn)。分子設(shè)計就是說化學(xué)家像建筑師造房子那樣設(shè)計好再建造。由于電子計算機、各種能譜技術(shù)、微微秒技術(shù)、激光技術(shù)、同位素技術(shù)等在化學(xué)上的應(yīng)用,使分子設(shè)計逐漸趨向現(xiàn)實。上面說過的著名有機合成大師伍德沃德合成難度極大的維生素B12,就是按他創(chuàng)立的前沿軌道理論出發(fā),計算后設(shè)計出最佳合成路線和原料配比,一舉成功并傳為佳話。目前全世界每年合成幾千種抗癌藥,大都是先設(shè)計好合成路線,而后進(jìn)入生產(chǎn)的。
現(xiàn)代化學(xué)第二個發(fā)展方向是向分子群研究進(jìn)軍。在自然界中生物的活動常常同時發(fā)生幾十個甚至幾百個化學(xué)反應(yīng),才能使生物體生命延續(xù)。就是完成一項簡單工作也必須是多個分子同時工作才能實現(xiàn)。例如,根瘤菌體內(nèi)的固氮酶,就有兩種蛋白質(zhì)分子,一種是含鐵的,另一種是含鉬的,這兩種分子必須同時工作才能把氮氣固定下來。目前化學(xué)家已合成主要生命基礎(chǔ)物質(zhì),并引進(jìn)酶技術(shù)、仿生技術(shù)、膜技術(shù)等,使研究分子群的情況成為可能。這也是為揭開生命秘密做好基礎(chǔ)工作。
總之,現(xiàn)代化學(xué)的特點決定現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展方向,反過來現(xiàn)代化學(xué)的發(fā)展方向也決定現(xiàn)代化學(xué)的五大特點,它們是相輔而成、相得益彰的。