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对化学未来的展望怎么写

发布时间:2023-02-07 06:48:25

1. 关于化学学科的努力目标,怎样奋斗学习写出展望与奋斗目标。速度!!

化学是一门有用、有意思的学科,兴趣是最好的老师,在新学期开始前,我要首先培养对化学的兴趣。其次,我要上课专心听讲,好好记笔记,一些化学常用名词和实验步骤牢记在心。再次,通过做练习来巩固所学的知识。化学中的元素周期表和化合价是基础,我会好好掌握,更好地理解化学这个神奇的世界。

2. 展望化学发展的未来有哪些美好前程

化学一直是发展旺盛的,因为它

与生活,生产息息相关,如航天

的高能燃料,科技前沿技术,相

关的能源,日用百货等都是化学

研究的领域

3. 化学学科的发展进程

【最开始】古时候,原始人类为了他们的生存,在与自然界的种种灾难进行抗争中,发现和利用了火。原始人类从用火之时开始,由野蛮进入文明,同时也就开始了用化学方法认识和改造天然物质。燃烧就是一种化学现象。(火的发现和利用,改善了人类生存的条件,并使人类变得聪明而强大。)掌握了火以后,人类开始食用熟食;继而人类又陆续发现了一些物质的变化,如发现在翠绿色的孔雀石等铜矿石上面燃烧炭火,会有红色的铜生成。这样,人类在逐步了解和利用这些物质的变化的过程中,制得了对人类具有使用价值的产品。人类逐步学会了制陶、冶炼;以后又懂得了酿造、染色等等。这些有天然物质加工改造而成的制品,成为古代文明的标志。在这些生产实践的基础上,萌发了古代化学知识。
古人曾根据物质的某些性质对物质进行分类,并企图追溯其本原及其变化规律。公元前4世纪或更早,中国提出了阴阳五行学说,认为万物是由金、木、水、火、土五种基本物质组合而成的,而五行则是由阴阳二气相互作用而成的。此说法是朴素的唯物主义自然观,用“阴阳”这个概念来解释自然界两种对立和相互消长的物质势力,认为二者的相互作用是一切自然现象变化的根源。此说为中国炼丹术的理论基础之一。
【公元前4世纪】希腊也提出了与五行学说类似的火、风、土、水四元素说和古代原子论。这些朴素的元素思想,即为物质结构及其变化理论的萌芽。后来在中国出现了炼丹术,到了公元前2世纪的秦汉时代,炼丹术已颇为盛行,大致在公元7世纪传到阿拉伯国家,与古希腊哲学相融合而形成阿拉伯炼丹术,阿拉伯炼丹术于中世纪传入欧洲,形成欧洲炼金术,后逐步演进为近代的化学。
炼丹术的指导思想是深信物质能转化,试图在炼丹炉中人工合成金银或修炼长生不老之药。他们有目的的将各类物质搭配烧炼,进行实验。为此涉及了研究物质变化用的各类器皿,如升华器、蒸馏器、研钵等,也创造了各种实验方法,如研磨、混合、溶解、洁净、灼烧、熔融、升华、密封等。
与此同时,进一步分类研究了各种物质的性质,特别是相互反应的性能。这些都为近代化学的产生奠定了基础,许多器具和方法经过改进后,仍然在今天的化学实验中沿用。炼丹家在实验过程中发明了火药,发现了若干元素,制成了某些合金,还制出和提纯了许多化合物,这些成果我们至今仍在利用。

【真正成为学科意义上的化学】

【16世纪开始】欧洲工业生产蓬勃兴起,推动了医药化学和冶金化学的创立和发展,使炼金术转向生活和实际应用,继而更加注意物质化学变化本身的研究。在元素的科学概念建立后,通过对燃烧现象的精密实验研究,建立了科学的氧化理论和质量守恒定律,随后又建立了定比定律、倍比定律和化合量定律,为化学进一步科学的发展奠定了基础。
【1775年前后】拉瓦锡用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,开创了定量化学时期,使化学沿着正确的轨道发展。19世纪初,英国化学家道尔顿提出近代原子学说,突出地强调了各种元素的原子的质量为其最基本的特征,其中量的概念的引入,是与古代原子论的一个主要区别。近代原子论使当时的化学知识和理论得到了合理的解释,成为说明化学现象的统一理论。接着意大利科学家阿伏加德罗提出分子概念。自从用原子-分子论来研究化学,化学才真正被确立为一门科学。这一时期,建立了不少化学基本定律。俄国化学家门捷列夫发现元素周期律,德国化学家李比希和维勒发展了有机结构理论,这些都使化学成为一门系统的科学,也为现代化学的发展奠定了基础。
通过对矿物的分析,发现了许多新元素,加上对原子分子学说的实验验证,经典性的化学分析方法也有了自己的体系。草酸和尿素的合成、原子价概念的产生、苯的六环结构和碳价键四面体等学说的创立、酒石酸拆分成旋光异构体,以及分子的不对称性等等的发现,导致有机化学结构理论的建立,使人们对分子本质的认识更加深入,并奠定了有机化学的基础。
【1 9世纪下半叶】热力学等物理学理论引入化学之后,不仅澄清了化学平衡和反应速率的概念,而且可以定量地判断化学反应中物质转化的方向和条件。相继建立了溶液理论、电离理论、电化学和化学动力学的理论基础。物理化学的诞生,把化学从理论上提高到一个新的水平。
【二十世纪至今】
二十世纪的化学是一门建立在实验基础上的科学,实验与理论一直是化学研究中相互依赖、彼此促进的两个方面。进入20世纪以后,由于受到自然科学其他学科发展的影响,并广泛地应用了当代科学的理论、技术和方法,化学在认识物质的组成、结构、合成和测试等方面都有了长足的进展,而且在理论方面取得了许多重要成果。在无机化学、分析化学、有机化学和物理化学四大分支学科的基础上产生了新的化学分支学科。
近代物理的理论和技术、数学方法及计算机技术在化学中的应用,对现代化学的发展起了很大的推动作用。19世纪末,电子、X射线和放射性的发现为化学在20世纪的重大进展创造了条件。
在结构化学方面,由于电子的发现开始并确立的现代的有核原子模型,不仅丰富和深化了对元素周期表的认识,而且发展了分子理论。应用量子力学研究分子结构,产生了量子化学。
从氢分子结构的研究开始,逐步揭示了化学键的本质,先后创立了价键理论、分子轨道理论和佩位场理论。化学反应理论也随着深入到微观境界。应用X射线作为研究物质结构的新分析手段,可以洞察物质的晶体化学结构。测定化学立体结构的衍射方法,有X射线衍射、电子衍射和中子衍射等方法。其中以X射线衍射法的应用所积累的精密分子立体结构信息最多。
研究物质结构的谱学方法也由可见光谱、紫外光谱、红外光谱扩展到核磁共振谱、电子自选共振谱、光电子能谱、射线共振光谱、穆斯堡尔谱等,与计算机联用后,积累大量物质结构与性能相关的资料,正由经验向理论发展。电子显微镜放大倍数不断提高,人们以可直接观察分子的结构。
经典的元素学说由于放射性的发现而产生深刻的变革。从放射性衰变理论的创立、同位素的发现到人工核反应和核裂变的实现、氘的发现、中子和正电子及其它基本粒子的发现,不仅是人类的认识深入到亚原子层次,而且创立了相应的实验方法和理论;不仅实现了古代炼丹家转变元素的思想,而且改变了人的宇宙观。
作为20世纪的时代标志,人类开始掌握和使用核能。放射化学和核化学等分支学科相继产生,并迅速发展;同位素地质学、同位素宇宙化学等交叉学科接踵诞生。元素周期表扩充了,已有109号元素,并且正在探索超重元素以验证元素“稳定岛假说”。与现代宇宙学相依存的元素起源学说和与演化学说密切相关的核素年龄测定等工作,都在不断补充和更新元素的观念。
在化学反应理论方面,由于对分子结构和化学键的认识的提高,经典的、统计的反应理论以进一步深化,在过渡态理论建立后,逐渐向微观的反应理论发展,用分子轨道理论研究微观的反应机理,并逐渐建立了分子轨道对称守恒定律和前线轨道理论。分子束、激光和等离子技术的应用,使得对不稳定化学物种的检测和研究成为现实,从而化学动力学已有可能从经典的、统计的宏观动力学深入到单个分子或原子水平的微观反应动力学。
计算机技术的发展,使得分子、电子结构和化学反映的量子化学计算、化学统计、化学模式识别,以及大规模术技的处理和综合等方面,都得到较大的进展,有的已经逐步进入化学教育之中。关于催化作用的研究,以提出了各种模型和理论,从无机催化进入有机催化和增物催化,开始从分子微观结构和尺寸的角度核生物物理有机化学的角度,来研究酶类的作用和酶类的结构与其功能的关系。
分析方法和手段是化学研究的基本方法和手段。一方面,经典的成分和组成分析方法仍在不断改进,分析灵敏度从常量发展到微量、超微量、痕量;另一方面,发展初许多新的分析方法,可深入到进行结构分析,构象测定,同位素测定,各种活泼中间体如自由基、离子基、卡宾、氮宾、卡拜等的直接测定,以及对短寿命亚稳态分子的检测等。分离技术也不断革新,离子交换、膜技术、色谱法等等。
合成各种物质,是化学研究的目的之一。在无机合成方面,首先合成的是氨。氨的合成不仅开创了无机合成工业,而且带动了催化化学,发展了化学热力学和反应动力学。后来相继合成的有红宝石、人造水晶、硼氢化合物、金刚石、半导体、超导材料和二茂铁等配位化合物。
在电子技术、核工业、航天技术等现代工业技术的推动下,各种超纯物质、新型化合物和特殊需要的材料的生产技术都得到了较大发展。稀有气体化合物的合成成功又向化学家提出了新的挑战,需要对零族元素的化学性质重新加以研究。无机化学在与有机化学、生物化学、物理化学等学科相互渗透中产生了有机金属化学、生物无机化学、无机固体化学等新兴学科。
酚醛树脂的合成,开辟了高分子科学领域。20世纪30年代聚酰胺纤维的合成,使高分子的概念得到广泛的确认。后来,高分子的合成、结构和性能研究、应用三方面保持互相配合和促进,使高分子化学得以迅速发展。
各种高分子材料合成和应用,为现代工农业、交通运输、医疗卫生、军事技术,以及人们衣食住行各方面,提供了多种性能优异而成本较低的重要材料,成为现代物质文明的重要标志。高分子工业发展为化学工业的重要支柱。 20世纪是有机合成的黄金时代。化学的分离手段和结构分析方法已经有了很大发展,许多天然有机化合物的结构问题纷纷获得圆满解决,还发现了许多新的重要的有机反应和专一性有机试剂,在此基础上,精细有机合成,特别是在不对称合成方面取得了很大进展。
一方面,合成了各种有特种结构和特种性能的有机化合物;另一方面,合成了从不稳定的自由基到有生物活性的蛋白质、核酸等生命基础物质。有机化学家还合成了有复杂结构的天然有机化合物和有特效的药物。这些成就对促进科学的发展起了巨大的作用;为合成有高度生物活性的物质,并与其他学科协同解决有生命物质的合成问题及解决前生命物质的化学问题等,提供了有利的条件。

【化学发展的趋势】20世纪以来,化学发展的趋势可以归纳为:由宏观向微观、由定性向定量、由稳定态向亚稳定态发展,由经验逐渐上升到理论,再用于指导设计和开创新的研究。一方面,为生产和技术部门提供尽可能多的新物质、新材料;另一方面,在与其它自然科学相互渗透的进程中不断产生新学科,并向探索生命科学和宇宙起源的方向发展。

4. 化学展望和努力目标200字小作文

展望 盼望着,盼望着,天气渐渐寒冷了,新年的脚步接近了。 长辈们认为,过年就要有新气象,有喜气。我也这么认为,可我可不是和长辈们一样,换衣服,换家具等。我认为,过年了,就要准备展现一个新的自我形象,让大家刮目相看。改掉自己的缺点,发扬自己的优点。在过去的一年里,有我做的不好的或不够好的,我都不会再去犯同样的错误。 在新年里,我打算静下心来学习,改掉自己游手好闲的习惯。平时我下课了就是随便玩玩或是上个厕所,实在闲的没事干,就想做作业,可作业刚拿出来,又想去玩了。没玩的,就去找别人玩,甚至烦别人。我也由进班的第四名沦落到第十五名。我的数学错了十四分,有十三分是计算题错了。我曾向很多人说过我只是因为计算错了,想为自己辩解一下。可现在我突然醒悟:“不要为失败找理由,要为成功找方法。”由于作业很多,家离学校远,经常晚睡早起,上课时打盹。于是我打算下个学期在我桌子上写一张警示语:“此刻打盹,你将做梦;此刻学习,你将圆梦!”我还打算为我自己定一个奋斗目标,贴在我桌子上,时刻激励我。我也会改掉我自己最大的毛病:骄傲自满。平时我总觉得自己没有哪一门功课差的,因为小学班主任给了我一个称号:“杨聪”为此我炫耀了很久。现在我的考试成绩并不是很理想,仅仅数学是满分。 不仅仅是在学习方面,在为人处事方面我也存在着不小的问题。经常把别人惹生气了还不知道怎么回事。最开始进班时。我首先认识了两个好朋友:邱翊君,张文傲。因为我们都是班上前五名之一。渐渐地,我发现,我被冷落了。张文傲和邱翊君的友谊越来越深厚,他们两个渐渐疏远了我。我打算,在新的一年里,我将提高我的个人素养,注意文明礼貌,我将会不时地在心里提醒自己,我将在下个学期重新和他们做朋友。 新年新气象,我也就是这些新气象了,明年我又会有什么新气象呢?

5. 我是化学课代表,开学一个月了,老师让“回顾过去,总结现在,展望未来”,怎么写

主要讲你这一科老师是如何教的,你们学生又分作作了那些工作,你们的化学学得怎么样?是否适应现在的教学,主要目的是让家长放心你们在学校的表现,不需要太长时间,几分钟就可以了。

6. 有机地球化学的未来展望

沉积岩有机质,特别是生物标志化合物及其成因机理研究,以及干酪根的组成与结构研究,将会取得重要进展。
地球形成早期阶段的碳循环属于前生期化学演化,化学演化是解决生命起源的一把钥匙,将会受到相当的重视。
石油成因现代理论的产生,促进了石油资源的远景评价和地质勘探工作。
油气地球化学等应用领域将会相应地获得重要进展。

7. 试谈分析化学的发展趋势

分析化学学科的发展经历了三次巨大变革:第一次是随着分析化学基础理论,特别是物理化学的基本概念(如溶液理论)的发展,使分析化学从一种技术演变成为一门科学,第二次变革是由于物理学和电子学的发展,改变了经典的以化学分析为主的局面,使仪器分析获得蓬勃发展。目前,分析化学正处在第三次变革时期,生命科学、环境科学、新材料科学发展的要求,生物学、信息科学,计算机技术的引入,使分析化学进入了一个崭新的境界。第三次变革的基本特点:从采用的手段看,是在综合光、电、热、声和磁等现象的基础上进一步采用数学、计算机科学及生物学等学科新成就对物质进行纵深分析的科学;从解决的任务看,现代分析化学已发展成为获取形形色色物质尽可能全面的信息、进一步认识自然、改造自然的科学。现代分析化学的任务已不只限于测定物质的组成及含量,而是要对物质的形态(氧化-还原态、络合态、结晶态)、结构(空间分布)、微区、薄层及化学和生物活性等作出瞬时追踪、无损和在线监测等分析及过程控制。随着计算机科学及仪器自动化的飞速发展,分析化学家也不能只满足于分析数据的提供,而是要和其它学科的科学家相结合,逐步成为生产和科学研究中实际问题的解决者。近些年来,在全世界科学界和分析化学界开展了“化学正走出分析化学”、“分析物理”、“分析科学”等热烈议论,反映了这次变革的深刻程度。
未来化学在人类生存、生存质量和安全方面将以新的思路、观念和方式继续发挥核心科学的作用。应该说,20世纪的化学科学在保证人类衣食住行需求、提高人类生活水平和健康状态等方面起了重大作用,21世纪人类所面临的粮食、人口、环境、资源和能源等问题更加严重,虽然这些难题的解决要依赖各个学科,但无论如何总是要依靠研究物质基础的化学学科。
(1)化学仍然是解决食品问题的主要学科之一
化学将在设计、合成功能分子和结构材料以及从分子层次阐明和控制生物过程(如光合作用、动植物生长)的机理等方面,为研究开发高效安全肥料、饲料和肥料/饲料添加剂、农药、农用材料(如生物可降解的农用薄膜)、生物肥料、生物农药等打下基础。利用化学和生物的方法增加动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剂,改进食品储存加工方法,以减少不安全因素等,都是化学研究的重要内容。
(2)化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用
在能源和资源方面,未来化学要研究高效洁净的转化技术和控制低品位燃料的化学反应;新能源如太阳能以及高效洁净的化学电源与燃料电池等都将成为21世纪的重要能源,这些研究大多都需要从化学基本问题作起,否则,很难取得突破。矿产资源是不可再生的,化学要研究重要矿产资源(如稀土)的分离和深加工技术以及利用。
(3)化学继续推动材料科学的发展
各种结构材料和功能材料与粮食一样永远是人类赖以生存和发展的物质基础。化学是新材料的“源泉”,任何功能材料都是以功能分子为基础的,发现具有某种功能的新型结构回引起材料科学的重大突破(如富勒烯)。未来化学不仅要设计和合成分子,而且要把这些分子组装、构筑成具有特定功能的材料。从超导体、半导体到催化剂、药物控释载体、纳米材料等都需要从分子和分子以上层次研究材料的结构。20世纪化学模拟酶的活性中心的研究已取得进展,未来将会在可用于生产、生活和医疗的模拟酶的研究方面有所突破,而突破是基于构筑既有活性中心又有保证活性中心功能的高级结构的化合物。21世纪电子信息技术将向更快、更小、功能更强的方向发展,目前大家正在致力于量子计算机、生物计算机、分子器件、生物芯片等新技术,标志着“分子电子学”和“分子信息技术”的到来,这就要求化学家作出更大的努力,设计、合成所需要的各种物质和材料。
(4)化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障
在满足生存需要之后,不断提高生存质量和生存安全是人类进步的重要标志。化学可从三个方面对保证生存质量的提高做出贡献:① 通过研究各种物质和能的生物效应(正面的和负面的)的化学基础,特别是搞清两面性的本质,找出最佳利用方案;② 研究开发对环境无害的化学品和生活用品,研究对环境无害的生产方式,这两方面是绿色化学的主要内容;③ 研究大环境和小环境(如室内环境)中不利因素的产生、转化和与人体的相互作用,提出优化环境建立洁净生活空间的途径。
健康是重要的生存质量的标志。维持健康状态靠预防和治疗两方面,以预防为主。预防疾病是21世纪医学的中心任务。化学可以从分子水平了解病理过程,提出预警生物标志物的检测方法,建议预防途径。
展望未来,二十一世纪的化学仍将是一门中心的、实用的和创造性的科学,它将帮助我们解决人类所面临的一系列重大问题,与此同时,化学将得到进一步发展。我们有理由相信21世纪的化学将更加繁荣兴旺,化学将迎来它的黄金时代

8. 我对化学课的憧憬200字以上

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谈谈我上化学课的一点体会

化学是初三才安排学习的一门学科,初中化学教学是化学教育的启蒙阶段,如何学好这门功课呢?进入初三学生多数已适应了初中的学习生活,具备了一般的学习能力、学习方法和知识基础,对自己的前途理想有了初步的考虑,因此只要做好充分的准备,课前认真预习,课上集中精力,课后及时复习总结,高度重视实验,培养观察和动手能力,就能学好化学。在此,我结合自己几年的化学教学谈谈学好化学的体会。
一、课前预习要做好
要想学好化学,课前一定要预习。上课前,一定要抽出时间自觉地预习新课内容,在头脑中形成一个整体印象,初步了解将要学习课程的基本内容和思路。这有利于发现问题,抓住重、难点,既能提高听讲效率,又使自己学习主动、有兴趣,同时,也能缩短课后复习和完成作业的时间。
预习时应该注意:

1、通过阅读课文,了解基本内容,把重要的内容用铅笔在书上作一些记号。 2、对课文中的重、难点以及还有疑问的地方,要做好标记,以便于上课时有意识、有目的地听讲和笔记。
3、在了解了主要内容的基础上,对相关的已学知识及时复习,遗忘的加以弥补。 二.课堂听课要认真
听课是学习过程的核心环节,是学会和掌握知识的主要途径。课堂上能不能掌握好所学的知识,是决定学习效果的关键。如果在课堂上能基本掌握所学的基础知识和技能,课后复习和做作业就会迎刃而解;如果上课时不注意听讲,当堂没听懂,在课堂上几分钟就能解决的问题,而课后可能要花费几倍的时间才能弄清楚。所以,集中精力听好每一堂课,会收到事半功倍的效果,是学好功课的关键。
听课时应该注意:
一定要聚精会神,集中注意力,不但要认真听老师的讲解,还要特别注意老师讲课的思路和反复强调的重点难点。边听课、边记笔记,遇到没有听明白或没记下来的地方要作些记号,课后及时请教老师或问同学,切忌不能让问题过夜。
注意听同学对老师提问的回答以及老师对同学回答的评价:哪点答对了,还有哪些不全面、不准确和指出错误的地方,这样也能使自己加深对知识的理解,使自己能判断是非。
课堂教学是教与学的双向活动,学生是主体,教师起主导作用,学生要积极、主动地参与课堂教学,听课时,一定要排除一切干扰和杂念,眼睛要盯住老师,要跟着老师的讲述和所做的演示实验,进行积极地思考,仔细地观察,踊跃发言,及时记忆,抓紧课堂上老师所给的时间认真做好课堂练习,努力把所学内容当堂消化,当堂记住。
要勤于思考。学生在课堂上听老师讲解学习内容,虽然听觉通道的畅通十分重要,但仅仅把学习的主要着眼点放在“听”的方面是不够的。如果仅仅是“听”,充其量是听懂,听懂不一定能掌握,不一定会灵活运用。因此学生在课堂上进行听课的时候,不仅要注意“听”,而且要勤于思考,学会思考,使思维处于高度活跃状态,力争从不同角度去分析和理解所学知识。只有积极思考,才能使自己真正获得知识,实现由感性到理性的飞跃。

9. 化学的发展前景如何

我国化学发展前景

化学是一门实用的学科,它与数学、物理学等学科共同成为当代自然科学迅猛发展的基础。化学的核心知识已经应用于自然科学的方方面面,与其它学科相辅相成,构成了创造自然、改造自然的强大力量。
化学在我国成为一门重要的学科,已是不争的事实。我国从事化学研究的科研机构有近千个,大学的化学系(院)有250多个,石油与石油化工企业有80多万家,加上其他化学化工和相关行业,我国参与化学研究与工作的人员队伍,其规模是国际上少有的。这正是我国化学科学发展的背景和动力。
当前,我国所面临的挑战有人口控制问题、健康问题、环境问题、能源问题、资源与可持续发展问题等,化学家们希望从化学的角度,通过化学方法解决其中的问题,为我国的发展和民族的振兴作出更大的贡献。随着国家对农业科学研究的重视,农业和食品中的化学问题研究,已经引起越来越多化学工作者的关注。
随着新世纪的到来,上述研究所涉及到的若干基本化学问题及交叉学科将成为21世纪我国化学研究的新方向,成为我国化学家有所作为的突破点。
1 若干化学基本问题
1.1 反应过程与控制
化学的中心是化学反应。虽然人们对化学反应的许多问题已有比较深刻的认识,但还有更多的问题尚不清楚。化学键究竟是如何断裂和重组的?分子是怎样吸收能量的?并是怎样在分子内激发化学键达到特定的反应状态的?这一系列属于反应动力学的问题都有待回答,其研究成果对有效控制反应十分重要。
复杂体系的化学动力学、非稳态粒子的动力学、超快的物化过程的实时探测和调控以及极端条件下的物理化学过程都已经成为重要的研究方向。向生命学习,研究生命过程中的各种化学反应和调控机制,正成为探索反应控制的重要途径,真正在分子水平上揭示化学反应的实质及规律将指日可待。
1.2 合成化学
未来化学发展的基础是合成化学的发展,21世纪合成化学将进一步向高效率和高选择性发展。新方法、新反应以及新试剂仍将会是未来合成化学研究的热点。手性合成与技术将越来越受到人们的重视。各类催化合成研究将会有更大进展。化学家也将更多地利用细胞来进行物质的合成,并且相信随着生物工程研究的进展,通过生物系统合成我们所需要的化合物之目的能够很快实现,这些将使合成化学呈现出崭新的局面。仿生合成也是一个一直颇受人们关注的热点,该方面的研究进展将产生高效的模拟酶催化剂,它们将对合成化学产生重要影响。
1.3 基于能量转换的化学反应
太阳能的光电转换虽早已用于卫星,但大规模、大功率的光电转换材料的化学研究则开始不久。太阳能光解水产生氢燃料的研究,已经受到更大的重视,其中催化剂和高效储氢材料是目前研究最多的课题。值得特别提出的是,关于植物光合反应研究已经取得了一定的突破,燃料电池的研究也已在一些单位展开并取得进展。随着石油资源的近于枯竭,近年来对燃烧过程的研究又重新被提到日程上来。细致了解燃烧的机制,不仅是推动化学发展的需要,也是充分利用自然资源的关键,我国现阶段注重研究催化新理论和新技术,包括手性催化和酶催化等。
1.4 新反应途径与绿色化学
我国现阶段研究,一方面注意降低各种工业过程的废物排放、排放废料的净化处理和环境污染的治理,另一方面重视开发那些低污染或无污染的产品和过程。因此,化学家不但要追求高效率和高选择性,而且还要追求反应过程的“绿色化”。这种“绿色化学”将促使21世纪化学发生重大变化。它要求化学反应符合“原子经济性”,即反应产率高,副产物少,而且耗能低,节省原材料,同时还要求反应条件温和,所用化学原料,化学试剂和反应介质以及所生成产物均无毒无害或低毒低害,与环境友善。毫无疑问,研究不排出任何废物的化学反应(原子经济性),对解决地球的环境污染具有重大意义,高效催化合成、以水为介质、以超临界二氧化碳为介质的反应研究将会有大的发展。
1.5 设计反应
综合结构研究、分子设计、合成、性能研究的成果以及计算机技术,是创造特定性能物质或材料的有效途径。分子团簇,原子、分子聚集体,已经在我国研究多年。目前这些研究正在深入,并与现代计算机技术、生物、医学等研究相结合,以获得多角度、多层次的研究结果。21世纪的化学家将更加普遍地利用计算机帮助进行反应设计,人们有望让计算机按照优秀化学家的思想方式去思考,让计算机评估浩如烟海的已知反应,从而选择最佳合成路线制得预想的目的化合物。
1.6 纳米化学与单分子化学
从化学或物理学的角度来看,纳米级的(10-9米)微粒,其性能由于表面原子或分子所占的比例超乎寻常地大而变得不同寻常。研究其特殊的光学、电学、催化性质以及特别的量子效应已受到重视。纳米化学的研究进展将大大促进纳米材料的研究与应用。
另一方面,借助STM/AFM和光镊等技术进行单分子化学的研究,将能观察在单分子层次上的许多不同于宏观的新现象和特异效应,对这些新现象和新效应的揭示可能会导致一些科学问题的突破。
1.7 复杂体系的组成、结构与功能间关系研究
21世纪的化学不仅要面对简单体系,还要面对包括生命体系在内的复杂系统。因此,除了研究分子的成键和断键,即研究离子键和共价键那样的强作用力之外,化学还必须考虑复杂体系中的弱相互作用力,如氢键、范德华力等等。虽然它们的作用力较弱,但由此却组装成分子聚集体和分子互补体系。这种超分子体系常常具有全新的性能,或者可使通常无法进行的反应得以进行。基于分子识别观点进行设计、合成及组建新的、有各种功能的分子、超分子及纳米材料,将是未来一段时间中化学的重要研究内容。而深入研究控制分子的各种作用力,研究它们的本质并深刻了解分子识别,是一个颇具重大意义也是一个充满挑战的课题。研究分子、分子聚集体的结构以及纳米微粒与各种物理化学性质的关系,特别是分子电子学的研究在21世纪初将会有较大的进展。
1.8 物质的表征、鉴定与测试方法
研究反应、设计合成、探讨生命过程、工业过程控制、商品检验等等,都离不开对物质的表征、测试、组成与含量测定等。能否发展和建立适合于原子、分子、分子聚集体等不同层次的表征、鉴定与测定方法,特别是痕量物质的测定方法,将成为制约化学发展的一大关键。
可以说,上述研究方向的转变,成为20世纪末、21世纪初我国化学发展的一个显着特点,并将由此引发这一学科自身在各个层次上的变革,同时带动和促进其它学科与技术的共同繁荣和发展。
2 学科的渗透与交叉
化学向其它学科的渗透趋势在21世纪将会更加明显。更多的化学工作者会投身到研究生命、研究材料的队伍中去,并在化学与生物学、化学与材料的交叉领域大有作为。化学必将为解决基因组工程、蛋白质组工程中的问题以及理解大脑的功能和记忆的本质等重大科学问题做出巨大的贡献。
化学的发展已经、并也将会进一步带动和促进其它相关学科的发展,同时其它学科的发展和技术的进步也会反过来推动化学本身的不断前进。化学家已经能够研究单分子中的电子过程与能量转移过程,探讨分子间的作用力和电子的运动。化学家不但能够描述慢过程,亦能跟踪超快过程,而这些研究将有助化学家在更深层次揭示物质的性质及物质变化的规律。化学家还不断地汲取数学、物理学和其它学科中发展的新理论和新方法,非线性理论和混沌理论等将对多元复杂体系的研究产生影响。比如,随着计算机技术的发展,化学学科与数学方法、计算机技术的结合,形成了化学计量学,以此实现了用计算机模拟化学过程。运用量子力学方法处理分子结构与性能的关系,按照预定性能要求设计新型分子,应用数学方法和计算机确定新型分子的合成路线,使“分子设计”突破了传统的合成方法,化学家开始摆脱纯经验的摸索,为材料科学开辟了新的方向。绿色化学、组合化学、能源化学、天体与地球化学、化学芯片的开发与应用等等,都是化学与其它学科交叉、融合的结果,这些交叉领域的研究也将是21世纪化学领域研究的亮点。
化学研究的深入,还将带动我国仪器仪表工业发展。因为仪器仪表既是一个很大的行业,也是一个国家发达与否的标志之一。我国过去曾忽视对仪器研制,导致了分析仪器依赖进口的局面。经过我国科学界和工业界等的共同努力,2010年我们将看到自己研制、生产的分析及测试仪器如:微型气相色谱仪、新型毛细管电泳仪、电化学传感器,还可能出现多功能组合仪器、智能型色谱等,我国的仪器仪表工业将进入一个蓬勃发展的时期。
3 化学对国民生活质量的影响
我国人口在下世纪上半叶将达到16亿,保持我国农业的持续发展是我们面临的艰巨任务。农业发展的首要问题是保证全民族的食物安全和提高食物品质;其次是保护并改善农业生态环境,为农业持续发展奠定基础。化学将在创制高效肥料和高效农药、特别是与环境友善的生物肥料和生物农药,以及开发新型农业生产资料诸方面发挥巨大作用。我国化学家还将在克服和治理土地荒漠化、干旱及盐碱地等农业生态系统问题方面作出应有的贡献。科学家利用各种最先进的手段,有望揭示光合系统高效吸能、传能和转能的分子机理及调控,建立反应中心能量转化的动力学模型和能量高效传递的理论模型,从而达到高效利用光能为农业增产服务之目的。
21世纪化学将在控制人口数量、克服疾病和提高人的生存质量等人口与健康诸方面进一步发挥重大作用。未来的10年中,化学工作者将会发现和创造更安全和高效的避孕药。在攻克高死亡率和高致残的心脑血管病、肿瘤、高血脂和糖尿病以及艾滋病等疾病的进展中,化学工作者将不断创制包括基因疗法在内的新药物和新方法。此外,由于人口高速老龄化,老年病在下世纪初会成为影响我国人口生存质量的主要问题之一。化学将会在揭示老年病机理、开发和创制诊断和治疗老年性疾病药物和提高老年人的生活质量方面作出贡献。相信在下世纪初,我国化学家和药物化学家在针对肿瘤和神经系统等重要疾病的创新药物研究中,发现和优化数个新药候选化合物,建立具有自主知识产权的新药产业。中药是我国的宝贵遗产,化学研究将在揭示中药的有效成份、揭示多组份药物的协同作用机理方面发挥巨大作用,从而加速中医药走向世界,实现产业化,成为我国经济新的增长点。
4 化学对国民经济的支撑作用
化学将会在解决能源这一人类面临的重大问题方面做出贡献。目前我国的经济持续稳定增长,使能源开发利用面临需求增大和环境污染的双重压力。而能源利用效率低,环境污染严重是我国亟待解决的重要问题。发展新能源及其储能材料在受到化学家的重视同时,也引起政府部门的关注,科学研究和产业化研究正相伴而行。我国化学家可望在未来几年里创制和开发出多种新型催化剂,使我国的煤、天然气和煤层气的综合优化利用取得优异成绩,从而减缓我国的能源紧张和环境污染的压力。21世纪我国核能利用将进一步发展,而化学研究涉及到核能生产的各个方面,化学工作者必将为我国核能的安全利用做出应有的贡献。此外,化学家在大规模、大功率的光电转换材料方面的探索研究将导致太阳能的开发利用。而化学家从事的新燃料电池及催化剂的研究可能在21世纪初出现突破,电动汽车将向实用化迈出一大步,这将改变人类能源消费的方式,同时提高人类生态环境的质量。
展望21世纪我国的材料科学与工业的发展,化学必将发挥关键作用。首先,化学将不断提高基础材料如钢铁、水泥和通用有机高分子材料及复合材料的质量与性能;其次,化学工作者将创造各类新材料,如电子信息材料、生物医用材料、新型能源材料、生态环境材料和航天航空材料等,化学工作者将利用各种先进技术,在原子、分子及分子链尺度上对材料组织结构进行设计、控制及制造。特别要指出的是,晶体材料的设计理论和方法研究,是我国化学发展的一个重要且富有成效的领域,在21世纪它将会有更大的发展,一些有价值的具有新功能的晶体和大尺寸的新型非线性光学晶体、重要激光晶体、闪烁晶体及铁电陶瓷晶体研究将达到实用和开发水平。另一方面,我国是世界稀土资源大国,总储量占世界的80%,产量占世界的70%,然而其中一大半是以资源或初级产品方式出口国外,这种局面在未来的几年中将转变,我国化学家在2010年前将在稀土分离理论和高纯稀土分离、新型稀土磁学材料、发光材料等方面的研究中,取得一批具有国际领先水平、明确应用前景和独创性的基础研究成果和具有自主产权的重大关键技术,使我国的资源优势转化为产业优势。
在这世纪之交,展望未来10年化学事业的发展和化学对人类生活的影响,我们充满信心,亦倍感兴奋。化学是无限的,化学是至关重要的,它将帮助我们解决21世纪所面临的一系列问题,化学将迎来她的黄金时代!

10. 木材化学的展望

木材化学发展至今,已达到比较成熟的阶段。有关木材主要成分的组成、结构和性质基本上已为人们所掌握,但其中不少细节,如纤维素微纤丝到纤维素分子的超微结构、天然纤维素分子的折叠结构、半纤维素中少量高聚糖的种类和结构、阔叶材中各种类型木质素的结构和性质,树皮中木质素的分离和纯化等,则尚待进一步研究。木材化学今后的研究方向,主要将从个别组分的研究,逐步过渡到木材整体在各种条件下综合反应机理的研究。木质素的利用已成为木材化学领域中重要研究方向之一。

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