1.5　化学：面向未来1.5化学：面向未来

（Chemistry：Towards to the Future）

在作为一门科学诞生之后的300多年里，化学经历了深刻的变革。从燃烧的本质到把人类送入太空，从简陋的气体研究装置到高度精密的材料合成，从简单有机物到复杂的生命现象，化学的发展和应用为人类插上了梦想的翅膀。今天，当我们开始学习化学知识的时候，不应当忘记那些在漫漫长夜中为人类点燃智慧烛火的化学先行者。前人在探索中的切身体会对于后来者有着重要的借鉴价值。中国化学家傅鹰说：“化学给人以知识，化学史给人以智慧。”所以，当我们走进化学领域的时候，我们不仅要熟练掌握化学的基本原理，也要用心体会前人曾经遇到的问题和挑战，以及他们在发现过程中的思想历程，从前人的智慧中汲取灵感。

20世纪，化学在许多重要领域都取得了重大进展，例如化学键理论、化学反应动力学理论和耗散结构理论等重大理论进展都是在过去100多年里完成的。此外，化学的应用领域也大大拓宽，如高分子化学、石油化工、合成氨工业以及合成药物等都是20世纪的标志性进展。同时，化学与众多科学分支也已经建立起紧密的联系，化学已经深入到能源、环境、生命、信息等与人民生活密切相关的领域之中。能源化学、绿色化学、生物化学、材料化学等成为推动国民经济发展、改善人民生活质量的重要支柱学科。

在21世纪中，化学仍然要面对艰巨的任务和挑战。展望未来，世界的人口、环境、资源和能源问题将更趋严重，解决这些问题需要化学家与其他领域的科学家共同作出努力。根据预测，在21世纪，化学将具有如下3个主要趋势：（i）重视解决重大实际问题——化学是一门与社会生活关系紧密的科学，从社会发展的需要出发，化学家会有更广阔的发挥空间，反过来也会深化和丰富化学自身。（ii）与相关学科进一步融合，吸取相关的理论和实验成果，开拓化学新领域——在化学愈来愈深入其他相关学科的今天，化学也需要积极从外部吸收新的概念和方法。化学所具有的惊人的创造力将随着新兴领域的开辟得以获得持久的生命力。（iii）复杂体系的研究——化学科学建立在分子水平之上，在分子的结构和性质方面化学家过去已经积累了很多经验，而在超分子、介观领域、多尺度问题方面的化学研究才刚刚开始。复杂体系对于我们认识生命现象、材料性能至关重要，抓住这些领域中的关键化学问题并加以解决是当前化学的重要课题。

为了社会的可持续发展，为了化学学科的发展与进步，在21世纪，化学需要解决的重大问题有：

合成化学　掌握高效、专一、高产率、节能和环保的合成路线；理解和控制不同规模尺度化学反应的进程；实现合成过程的计算机设计。

生命化学　理解生命过程中的重要化学现象；针对威胁人类健康和生命的重大疾病发展出有效的药物和疗法。

材料科学　发展和应用自组装方法合成新材料；发展纳米技术和纳米机械；引入分子设计和材料设计，改变化学实验的传统试误方式，提高研发效率。

环境科学　大力发展绿色化学，设计无公害的化学工艺流程；深入了解地球（包括陆地、海洋、大气和生物圈）的生态化学系统，防止人类过度发展可能导致的生态灾难。

能源化学　发展更稳定和更低成本的太阳能利用和存储方案；研制超导材料用于远距离电力传送；发展更实用和低成本的燃料电池：设计氢能和电力装置代替汽油燃料。

化学教育　向公众传达化学的成就和目标；吸引有志青年投身化学，为人类所面临的各种挑战寻找有效的解决方案。

预言化学在21世纪会取得哪些成就无疑是非常困难的，因为没有人能够洞悉未来。但是，目前至少有几点是清楚的：具有神奇功能的新材料将会不断涌现，并有可能带动计算机和激光器的突破性进展；新的超级药物研制和医学疗法将会取得重大进展，功能多样的微型机械将被用于临床；化学家将有可能找到消除工业污染的有效方法，环境问题也将不再是社会发展的制约因素；太阳能的利用将进入新的阶段，成为世界的主要能源选择之一。不过，有一点可以肯定，那就是化学将不断地创造奇迹，21世纪必将是化学又一个辉煌的舞台。

课外读物

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［7］徐光宪.21世纪化学的前瞻.大学化学，2001，（1），1

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［9］〔美〕L P Eubanks，C H Middlecamp，等编著.化学与社会.第5版.段连运，等译.北京：化学工业出版社，2008

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