化学展望化学学科基础与前沿.pptx

2024/3/26周二1化学学科基础与前沿（化学学科基础与前沿（1）主要参考：主要参考：张礼和张礼和.化学学科进展化学学科进展M,化学工业出版社，化学工业出版社，2005梁华定：梁华定：展望展望21世纪的化学世纪的化学徐光宪：徐光宪：21世纪理论化学的挑战和机遇世纪理论化学的挑战和机遇2024/3/26周二2一、一、20世纪化学的回顾世纪化学的回顾（一）基础研究的重大突破（一）基础研究的重大突破2024/3/26周二3诺贝尔化学奖得主诺贝尔化学奖得主1901年荷兰年荷兰J.H.vantHoff研究化学动力学和渗透压的规律研究化学动力学和渗透压的规律1902年德国年德国E.FischerE.合成糖和嘌呤衍生物合成糖和嘌呤衍生物1903年年瑞典瑞典S.Arrhenius提出电离学说提出电离学说1904年英国年英国W.Ramsay发现惰性气体发现惰性气体1905年德国年德国A.vonBaeyer研究有机染料和芳香族化合物研究有机染料和芳香族化合物1906年法国年法国H.Moissan制备单质氟制备单质氟1907年德国年德国E.Buchner发现非细胞发酵现象发现非细胞发酵现象1908年英国年英国E.Rutherford提出放射性元素蜕变理论提出放射性元素蜕变理论1909年德国年德国F.W.Ostwald研究催化、化学平衡、反应速研究催化、化学平衡、反应速1910年德国年德国O.Wallach研究脂环族化合物研究脂环族化合物2024/3/26周二41911年德国年德国M.CurieM.发现钋和镭发现钋和镭1912年法国年法国V.Grignard发现用镁做有机反应的试剂（被称为发现用镁做有机反应的试剂（被称为格式试剂格式试剂）法国法国P.Sabatier研究有机化合物的催化氢化反应研究有机化合物的催化氢化反应1913年瑞士年瑞士A.Werner提出提出配位化学配位化学理论理论1914年美国年美国T.W.Richards精确测定许多元素的原子量精确测定许多元素的原子量1915年德国年德国R.Willstater研究植物色素，特别是叶绿素研究植物色素，特别是叶绿素1916年年未颁奖未颁奖1917年年未颁奖未颁奖1918年年德国德国F.Haber发明合成氨法发明合成氨法1919年年未颁奖未颁奖1920年德国年德国W.Nerst研究热化学，提出热力学第三定律研究热化学，提出热力学第三定律2024/3/26周二51921年英国年英国F.Soddy首次提出同位素概念，并证明了位移定律首次提出同位素概念，并证明了位移定律1922年英国年英国F.W.Aston发明发明质谱仪，质谱仪，用它测定非放射性元素的同位素用它测定非放射性元素的同位素1923年奥地利年奥地利F.Pregl发明有机化合物的微量分析法发明有机化合物的微量分析法1924年年未颁奖未颁奖1925年奥地利年奥地利R.Zsigmondy阐明胶体溶液的多相性，创立胶体化学的阐明胶体溶液的多相性，创立胶体化学的现代研究方法现代研究方法1926年瑞典年瑞典T.Svedlberg发明超离心机，用于研究分散体系发明超离心机，用于研究分散体系1927年德国年德国H.Wieland研究胆酸组成研究胆酸组成1928年德国年德国A.Windaus研究胆固醇的组成及其与维生素的关系研究胆固醇的组成及其与维生素的关系1929年英国年英国A.Harden、瑞典、瑞典H.vonEuler-Chelpin阐明糖的发酵过程阐明糖的发酵过程以及酶和辅酶的作用以及酶和辅酶的作用1930年德国年德国H.FischerH.研究血红素和叶绿素，合成血红素研究血红素和叶绿素，合成血红素2024/3/26周二61931年德国年德国C.Bosch、F.Bergius研究化学上应用的高压方法研究化学上应用的高压方法1932年美国年美国I.Langmuir研究表面化学和吸附理论研究表面化学和吸附理论1933年年未颁奖未颁奖1934年美国年美国H.C.Urey发现重氢发现重氢1935年法国年法国F.Joliot-CurieF.I.Joliot-CurieI.人工合成放射性元素人工合成放射性元素1936年荷兰年荷兰P.Debye提出偶极矩概念并利用它和提出偶极矩概念并利用它和X射线衍射法研究分子结构射线衍射法研究分子结构1937年英国年英国W.Haworth研究碳水化合物和维生素研究碳水化合物和维生素C的结构的结构瑞士瑞士P.Karrer研究类胡萝卜素、核黄素、维生素研究类胡萝卜素、核黄素、维生素A和和B2的结构的结构1938年德国年德国R.Kuhn研究类胡萝卜素和维生素研究类胡萝卜素和维生素1939年德国年德国A.Butenandt研究性激素研究性激素瑞士瑞士L.Ruzicka研究聚亚甲基和高级萜烯研究聚亚甲基和高级萜烯1940年年未颁奖未颁奖2024/3/26周二71941年未颁奖年未颁奖1942年未颁奖年未颁奖1943年匈牙利年匈牙利G.Hevesy利用同位素示踪法研究化学过程利用同位素示踪法研究化学过程1944年德国年德国O.Hahn发现重核裂变现象发现重核裂变现象1945年芬兰年芬兰A.Virtanen发明饲料贮藏保鲜法发明饲料贮藏保鲜法1946年美国年美国J.B.Sumner分离和提纯结晶蛋白质酶分离和提纯结晶蛋白质酶美国美国L.H.Northrop、W.M.Stanley制备纯净状态的酶和病毒蛋白质制备纯净状态的酶和病毒蛋白质1947年英国年英国R.Robinson研究生物碱研究生物碱1948年瑞典年瑞典A.W.K.Tiselius研究电泳和吸附分析，发现血清蛋白的组分研究电泳和吸附分析，发现血清蛋白的组分1949年美国年美国W.F.Giauque研究超低温下物质的特研究超低温下物质的特1950年年德国德国O.Diels、K.Alder发现双烯合成反应发现双烯合成反应2024/3/26周二81951年美国年美国E.M.McMillan、G.T.Seaborg人工合成超铀元素人工合成超铀元素1952年英国年英国A.Martin、R.Synge发明分配色谱法发明分配色谱法1953年德国年德国H.Staudinger提出提出高分子高分子概念概念1954年美国年美国L.Pauling阐明化学键的本质以解释复杂分子结构阐明化学键的本质以解释复杂分子结构1955年美国年美国V.DuVigneaud研究生物化学中的重要含硫化合物，合成多研究生物化学中的重要含硫化合物，合成多肽激素肽激素1956年前苏联年前苏联N.Semyonov、美国、美国C.Hinshelwood研究气相反应的化学研究气相反应的化学动力学动力学1957年英国年英国A.R.Todd研究核苷酸和核苷酸辅酶研究核苷酸和核苷酸辅酶1958年英国年英国F.Sanger测定胰岛素的分子结构测定胰岛素的分子结构1959年捷克年捷克J.Heyrovsky发明发明极谱分析法极谱分析法1960年美国年美国W.F.Libby发明放射性碳素测年法发明放射性碳素测年法2024/3/26周二91961年美国年美国M.Calvin研究光合作用的化学过程研究光合作用的化学过程1962年英国年英国M.F.Perutz、J.C.Kendrew测定血红蛋白结构测定血红蛋白结构1963年德国年德国K.Ziegler研究研究乙烯聚合的催化剂、乙烯聚合的催化剂、意大利意大利G.Natta研究丙烯聚研究丙烯聚合的催化剂合的催化剂1964年英国年英国D.C.Hodgkin夫人夫人测定维生素测定维生素B12等大分子结构等大分子结构1965年美国年美国R.B.Woodward人工合成维生素人工合成维生素B12、胆固醇、叶绿素等复杂有机物、胆固醇、叶绿素等复杂有机物1966年美国年美国R.S.Mulliken创立化学结构分子轨道理论创立化学结构分子轨道理论1967年英国年英国R.G.W.Norrish、G.Porter、德国、德国M.Eigen发明测定快速反应技术发明测定快速反应技术1968年美国年美国L.Onsager创立不可逆过程的热力学理论创立不可逆过程的热力学理论1969年英国年英国D.H.R.Barton、挪威、挪威O.Hassel研究有机化合物的三维构象研究有机化合物的三维构象1970年阿根廷年阿根廷L.F.Leloir发现糖核苷酸及其在碳水化合物生物合成中的作用发现糖核苷酸及其在碳水化合物生物合成中的作用2024/3/26周二101971年加拿大年加拿大G.Herzberg研究分子光谱学，特别是自由基的电子结构和几何研究分子光谱学，特别是自由基的电子结构和几何结构结构1972年美国年美国C.B.Anfinsen、S.Moore、W.H.Stein研究核苷核酸酶的三维结构研究核苷核酸酶的三维结构与功能的关系和蛋白质的折叠链的自然现象与功能的关系和蛋白质的折叠链的自然现象1973年德国年德国E.O.FischerE.O.制备和测定了夹心面包结构的金属有机化合物制备和测定了夹心面包结构的金属有机化合物1974年美国年美国P.J.Flory研究长链高分子及高分子的物理性质与结构的关系研究长链高分子及高分子的物理性质与结构的关系1975年英国年英国J.W.Cornforth研究有机分子和酶催化反应的立体化学研究有机分子和酶催化反应的立体化学瑞士瑞士V.Prelog从事有机分子及其反应的立体化学研究从事有机分子及其反应的立体化学研究1976年美国年美国W.N.Lipscomb研究硼烷和碳硼烷的结构研究硼烷和碳硼烷的结构1977年比利时年比利时I.Prigogine研究热力学中的耗散结构理论研究热力学中的耗散结构理论1978年英国年英国P.D.Mitchell研究生物系统中的能量转移过程研究生物系统中的能量转移过程1979年美国年美国H.C.Brown在有机合成中利用硼和磷的化合物在有机合成中利用硼和磷的化合物德国德国G.Wittig发现维蒂希重排反应，提供了新的制烯方法发现维蒂希重排反应，提供了新的制烯方法1980年美国年美国P.Berg操纵基因重组脱氧核糖核酸分子操纵基因重组脱氧核糖核酸分子美国美国W.Gilbert、英国、英国F.Sanger用化学方法决定脱氧核糖核酸中核苷酸的排列用化学方法决定脱氧核糖核酸中核苷酸的排列2024/3/26周二111981年年日本福井谦一日本福井谦一创立前线轨道理论创立前线轨道理论美国美国R.Hoffmann提出分子轨道对称守恒原则提出分子轨道对称守恒原则1982年英国年英国A.Klug以电子显微镜和以电子显微镜和X射线衍射法研究核酸射线衍射法研究核酸-蛋白质复合体蛋白质复合体1983年美国年美国H.Taube研究金属配位化合物的电子转移机理研究金属配位化合物的电子转移机理1984年美国年美国B.Merifield研究多肽的合成研究多肽的合成1985年美国年美国H.A.Hauptman、J.Karle开发了应用开发了应用X射线衍射法确定物质晶体射线衍射法确定物质晶体结构的直接计算法结构的直接计算法1986年美国年美国D.R.Herschbach、李远哲、李远哲、J.C.Polanyi研究交叉分子束方法和化学研究交叉分子束方法和化学反应动力学反应动力学1987年美国年美国C.Pedersen、法国、法国J.-M.Lehn、美国、美国D.Cram合成能模拟重要生物过合成能模拟重要生物过程的有机化合物，为超分子化学奠定基础程的有机化合物，为超分子化学奠定基础1988年德国年德国J.Deisenhofer、R.Huber、H.Michel解析了细菌光合作用反应中心的解析了细菌光合作用反应中心的立体结构，阐明了其光合作用进行的机制立体结构，阐明了其光合作用进行的机制1989年美国年美国S.Altman、T.R.Cech发现核糖核酸具有酶的催化功能发现核糖核酸具有酶的催化功能1990年美国年美国E.J.Corey提出提出有机合成的逆合成分析原理有机合成的逆合成分析原理2024/3/26周二121991年瑞士年瑞士R.R.Ernst发展发展高分辨核磁共振波谱学方法高分辨核磁共振波谱学方法1992年美国年美国R.A.Marcus创立溶液中的电子转移过程理论创立溶液中的电子转移过程理论1993年美国年美国K.B.Mullis发明多聚酶链式反应技术发明多聚酶链式反应技术加拿大加拿大M.Smith发明寡聚核苷酸基定点诱变技术发明寡聚核苷酸基定点诱变技术1994年美国年美国G.A.Olah研究碳正离子化学研究碳正离子化学1995年德国年德国P.Crutzen、美国、美国M.Molina、F.S.Roweland阐述对臭氧层厚度产生影响的化学机理，证明化学物质阐述对臭氧层厚度产生影响的化学机理，证明化学物质对臭氧层构成破坏作用对臭氧层构成破坏作用1996年英国年英国H.W.Kroto、美国、美国R.F.Curl,Jr.、R.E.Smalley发现富勒烯发现富勒烯1997年美国年美国P.B.Boyer、英国、英国J.E.Walker、丹麦、丹麦J.C.Skou发现人体细胞内负责储藏转移能量的发现人体细胞内负责储藏转移能量的离子传输酶离子传输酶1998年奥地利年奥地利W.Kohn、英国、英国J.Pople提出密度泛函理论，开辟处理复杂多电子体系的新方法提出密度泛函理论，开辟处理复杂多电子体系的新方法1999年美籍埃及人年美籍埃及人A.Zewail利用激光闪烁研究化学反应利用激光闪烁研究化学反应（飞秒化学）（飞秒化学）2000年年美国艾伦美国艾伦黑格、日本白川英树、美国艾伦黑格、日本白川英树、美国艾伦马克迪尔米德马克迪尔米德电聚合物电聚合物的发现的发现2024/3/26周二131901年年开开始始评评选选诺诺贝贝尔尔奖奖，由由于于战战争争和和其其它它原原因因，有有8次次（1916，1917，1919，1924，1939，1940，1941，1942）没有颁发没有颁发，实际颁发，实际颁发92届。届。一一些些重重大大研研究究成成果果被被忽忽视视：元元素素周周期期率率发发现现、希希有有气气体体化化合合物物的的合合成成，侯侯氏氏制制碱碱法法，牛牛胰胰岛岛素素的的合成。合成。2024/3/26周二141、放射性和铀裂变的重大发现、放射性和铀裂变的重大发现1、（波波兰兰）居居里里夫夫妇妇19世世纪纪末末到到20世世纪纪初初发发现现钋钋、镭镭，荣荣获获1903年年诺诺贝贝尔尔物物理理学奖学奖2、居居里里夫夫人人测测定定了了镭镭的的原原子子量量，建建立立了了镭镭的的放放射射性性标标准准，及及开开拓拓了了应应用用研研究究，荣获荣获1911年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3、20世世纪纪初初，（英英）卢卢瑟瑟福福提提出出了了原原子子的的有有核核结结构构模模型型和和放放射射性性元元素素的的衰衰变变理理论，研究了人工核反应，荣获论，研究了人工核反应，荣获1908年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖4、（法法）约约里里奥奥居居里里夫夫妇妇第第一一次次用用人人工工方方法法创创造造放放射射性性元元素素，荣荣获获1935年年诺诺贝尔化学奖贝尔化学奖5、（美美）费费米米用用慢慢中中子子轰轰击击各各种种元元素素获获得得了了60种种新新的的放放射射性性元元素素，荣荣获获1938年年诺贝尔物理学奖诺贝尔物理学奖6、1939年（德）哈恩发现了核裂变荣获年（德）哈恩发现了核裂变荣获1944年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2024/3/26周二152、化学键和现代量子化学理论、化学键和现代量子化学理论1、（美美）鲍鲍林林提提出出了了电电负负性性计计算算方方法法和和概概念念，创创立立了了价价键键学说和杂化轨道理论，荣获学说和杂化轨道理论，荣获1954年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2、（美美）莫莫利利肯肯创创立立了了分分子子轨轨道道理理论论，阐阐明明了了分分子子的的共共价价键本质和电子结构，荣获键本质和电子结构，荣获1966年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3、1952年年（日日）福福井井谦谦一一提提出出了了前前线线轨轨道道理理论论，1965年年（美美）伍伍德德沃沃德德和和霍霍夫夫曼曼提提出出了了分分子子轨轨道道对对称称守守恒恒原原理理，荣荣获获1981年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖4、（美美）科科恩恩发发展展了了电电子子密密度度泛泛函函理理论论，波波普普尔尔发发展展了了量量子化学计算方法，荣获子化学计算方法，荣获1998年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2024/3/26周二163、合成化学的发展（、合成化学的发展（1）1、1912年年（法法）格格林林尼尼亚亚发发明明了了格格林林尼尼亚亚试试剂剂，荣荣获获1912年年诺诺贝贝尔化学奖尔化学奖2、1928年年（德德）狄狄尔尔斯斯和和阿阿尔尔德德发发现现了了双双烯烯合合成成反反应应，荣荣获获1950年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3、1953年年（德德）齐齐格格勒勒和和纳纳塔塔尔尔发发现现了了有有机机金金属属催催化化烯烯烃烃定定向向聚聚合，获合，获1963年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖4、合合成成生生物物高高分分子子：甾甾体体（A.Windaus1928年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖）、抗抗坏坏血血酸酸（W.N.Haworth 1937年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖）、生生物物碱碱（R.Robinson1947年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖）、多多肽肽（V.duVigneand1955年诺贝尔化学奖）、年诺贝尔化学奖）、2024/3/26周二173、合成化学发展（、合成化学发展（2）合合成成了了奎奎宁宁、胆胆固固醇醇、可可的的松松、叶叶绿绿素素、利利血血平平等等一一系系列列复复杂杂有有机机分分子子（R.B.Woodward荣荣获获1965年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖）（VB12、分分子子轨道对称守恒原理）轨道对称守恒原理）5、（英英）威威尔尔金金森森，德德费费歇歇尔尔合合成成了了过过渡渡金金属属二二茂茂夹夹心心化化合合物物，荣获荣获1973年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖6、（美美）布布朗朗、维维蒂蒂希希发发展展了了硼硼有有机机化化合合物物和和发发明明Wittig反反应应，荣获荣获1979年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖7、（美美）梅梅里里菲菲尔尔德德发发明明了了固固相相多多肽肽合合成成法法，荣荣获获1984年年诺诺贝贝尔尔化学奖化学奖8、（美美）柯柯里里提提出出了了逆逆合合成成分分析析法法，荣荣获获1990年年诺诺贝贝尔尔化学奖化学奖2024/3/26周二184、高分子科学和材料、高分子科学和材料1、1920年年德德国国施施陶陶丁丁格格提提出出了了高高分分子子概概念念，创创立立了了高高分分子子链链型型学学说说，建建立立了了高高分分子子粘粘度度与与分分子子量量的的定定量量关关系系，荣荣获获1953年年诺诺贝贝尔尔化学奖化学奖2、1953年年（德德）齐齐格格勒勒成成功功地地在在常常温温常常压压下下将将乙乙烯烯聚聚合合成成聚聚乙乙烯烯，1955年年（意意）纳纳塔塔实实现现了了丙丙烯烯的的定定向向聚聚合合，荣荣获获1963年年诺诺贝贝尔尔化化学奖学奖3、1936年年弗弗洛洛里里提提出出了了缩缩聚聚反反应应中中所所有有功功能能团团具具有有相相同同的的基基础础原原理理，建建立立了了分分子子量量与与反反应应程程度度之之间间的的定定量量关关系系公公式式，荣荣获获1974年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖2024/3/26周二195、化学动力学与分子反应动态学、化学动力学与分子反应动态学1、1956年年（苏苏）谢谢苗苗诺诺夫夫、（美美）欣欣歇歇尔尔伍伍德德在在化化学学反反应应机机理理、反反应速度和链式反应方面的开创性研究，荣获应速度和链式反应方面的开创性研究，荣获1956年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2、艾艾根根提提出出了了发发生生在在千千分分之之一一秒秒内内的的快快速速反反应应的的方方法法和和技技术术，波波特特、洛洛里里升升提提出出和和发发展展了了闪闪光光光光解解法法技技术术用用于于研研究究发发生生在在十十亿亿分分之之一一秒秒内内的快速化学反应，荣获的快速化学反应，荣获1967年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3、（美美）李李远远哲哲、赫赫希希巴巴赫赫、（加加）波波拉拉尼尼，发发明明了了获获得得各各种种态态信信息息的的交交叉叉束束技技术术，红红外外线线化化学学发发光光方方法法，对对微微观观反反应应动动力力学学研研究究作作出出的贡献，荣获的贡献，荣获1986年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖4、（美美）Zewail利利用用飞飞秒秒激激光光技技术术研研究究超超快快速速化化学学反反应应和和过过渡渡态态，荣获荣获1999年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2024/3/26周二206、生命科学的重大贡献（、生命科学的重大贡献（1）20世世纪纪初初开开始始生生物物小小分分子子（如如糖糖、血血红红素素、叶叶绿绿素素、维维生生素素等等）的的化化学结构与合成研究就多次获诺贝尔化学奖学结构与合成研究就多次获诺贝尔化学奖1955年首次合成多肽激素催产素和加压素，获年首次合成多肽激素催产素和加压素，获1955年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1953年提出了年提出了DNA分子双螺旋结构模型，获分子双螺旋结构模型，获1962年诺贝尔医学奖；年诺贝尔医学奖；1960年年成成功功地地测测定定了了鲸鲸肌肌红红旦旦白白和和马马血血红红蛋蛋白白的的空空间间结结构构，获获1962年年诺贝尔化学奖；诺贝尔化学奖；1980年年DNA分分裂裂和和重重组组研研究究，DNA测测序序方方法法，开开创创了了现现代代基基因因工工程程，获获1980年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；2024/3/26周二216、生命科学的重大贡献（、生命科学的重大贡献（2）1982年年发发明明”象象重重组组”技技术术和和揭揭示示病病毒毒和和细细胞胞内内遗遗传传物物质质的的结结构构，获获1982年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1984年发明多肽固相合成法，获年发明多肽固相合成法，获1984年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1988年年测测定定细细菌菌光光合合反反应应中中心心膜膜旦旦白白色色素素复复合合体体的的三三维维结结构构，获获1988年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1989年发现核糖核酸酶，获诺贝尔化学奖；年发现核糖核酸酶，获诺贝尔化学奖；1993年年发发明明寡寡核核苷苷酸酸定定点点诱诱变变法法和和多多聚聚酶酶链链式式反反应应技技术术（对对基基因因工程的贡献）获工程的贡献）获1993年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1997年年发发现现能能量量分分子子ATP的的形形成成过过程程，发发现现了了维维持持细细胞胞中中钠钠、钾钾离子的酶，并阐明其作用机理，获离子的酶，并阐明其作用机理，获1997年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；2024/3/26周二22（二）化学工业的大发展（二）化学工业的大发展2024/3/26周二23 1 1、石油化工、石油化工20世纪是石油化工大发展的一百年。世纪是石油化工大发展的一百年。（1）世世界界化化工工总总产产值值为为1万万亿亿美美元元左左右右，其其中中80以以上上的的产产品品与与石石油油化化工工有有关关，世世界界乙乙烯烯年年生生产产能力达能力达5000万吨；万吨；（2）催催化化剂剂已已成成为为石石油油化化工工的的核核心心技技术术（20世世纪纪30年代催化剂进入了石油化工的大门）年代催化剂进入了石油化工的大门）2024/3/26周二242、三大合成材料、三大合成材料全全世世界界年年生生产产能能力力：合合成成橡橡胶胶1200万万吨吨、合合成成纤纤维维1500万万吨吨、塑塑料料6000万吨万吨第第一一个个合合成成纤纤维维尼尼龙龙66的的发发明明者者Carothers，美美国国杜杜邦邦公公司司使使之之工业化；工业化；涤涤纶纶纤纤维维是是1940年年英英国国T.R.WhinfieldJ.T.Dickson首首先先合合成成，英英国国卜卜内门公司使之工业化；内门公司使之工业化；第第一一个个合合成成橡橡胶胶由由美美国国J.A.NieuwlandR.T.Collins发发明明，1931杜杜邦邦公公司使之工业化；司使之工业化；聚乙烯和聚乙烯聚乙烯和聚乙烯塑料，塑料，1957年由意大利年由意大利Montecatini公司使之工业化公司使之工业化2024/3/26周二25 3、合成氨工业、合成氨工业2011年，世界年产量约年，世界年产量约2.27亿吨，中国亿吨，中国5000万吨。万吨。1909年年德德国国哈哈伯伯成成功功地地建建立立了了合合成成氨氨装装置置，并并取取得得了了专专利利（条条件件：锇锇催催化化剂剂、300500atm、500600C,生生产产能能力力：80g/h),是是20世世纪纪化化学学工工业业发发展展中中的的一一个个重重大大突突破破,荣荣获获1918年年诺诺贝贝尔尔化化学学奖奖；德德国国巴巴登登苯苯胺胺纯纯碱碱公公司司购购买买了了专专利利，由由C.Bosch担担任任领领导导实实施施工工业业化化（条条件件：铁铁催催化化剂剂、150300atm、400500C，*生生产产能能力力：45万万t/a)C.Bosch荣荣获获1931年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。2024/3/26周二264、医药工业、医药工业世世界界年年销销售售量量约约为为3000亿亿美美元元，临临床床有有效效化化学学药药物物2万万种种，常常用用药药1000种种1909年年德德国国艾艾里里希希合合成成了了治治疗疗梅梅毒毒的的特特效效药药胂胂凡凡纳纳明明；1932年年德德国国G.Domagk发发现现磺磺胺胺类类药药百百浪浪多多息息，荣荣获获1939年年诺诺贝贝尔尔生生理理及及医医药药奖奖；二二战战后后逐逐渐渐由由青青霉霉素素、四四环环素素、红红霉霉素素、氯氯霉霉素素、头头孢霉素等抗生素代替；孢霉素等抗生素代替；新新药药研研究究转转向向针针对对明明确确了了的的药药物物靶靶分分子子，1988瑞瑞典典Astra公公司司推推出出奥奥美美拉拉唑唑，1997年年销销售售量量约约为为29亿亿美美元元，一一举举成成为为世世界界销销售售额额的的第一位。第一位。2024/3/26周二27(三)化学发展的特点与地位2024/3/26周二281.20世纪化学发展的特点世纪化学发展的特点（1）20世纪化学发展在地域上形成过两世纪化学发展在地域上形成过两个个中心中心1945年年前前是是以以德德国国为为代代表表的的欧欧洲洲国国家家（德德国国15人人、法法国国7人人、英英国国6人人、美美国国3人人、有有10个个国国家家）1945年年后后20世世纪纪化学发展中心移向美国（美国有化学发展中心移向美国（美国有45人、人、16个国家）个国家）（2）现现代代化化学学研研究究中中的的许许多多重重大大进进展展都都是是多多学学科科综综合合研研究究的的结结果果（居居里里夫夫人人，伍伍德德沃沃德德，1985年年诺诺贝贝尔尔奖奖授授予予美数学家普特曼、物理学、化学家卡尔拉）美数学家普特曼、物理学、化学家卡尔拉）2024/3/26周二292、20世纪末化学的地位世纪末化学的地位化化学学在在20世世纪纪都都取取得得了了辉辉煌煌的的成成就就，但但未未获获得得社社会会应应有有的认可。的认可。北北大大化化学学系系学学生生会会对对本本科科生生的的调调研研显显示示，有有75的的同同学学认为化学是成熟的老科学，发展前途不大。认为化学是成熟的老科学，发展前途不大。2024/3/26周二30（1）化学未获社会认同的原因分析）化学未获社会认同的原因分析 1）化化学学家家太太谦谦虚虚，不不会会向向社社会会宣宣传传化化学学与与化化工工对对社社会会的的重重要要贡贡献献。报报刊刊上常说上常说20世纪有六大技术，其中没有化学和化工。世纪有六大技术，其中没有化学和化工。2）化化学学是是中中心心科科学学，与与信信息息、生生命命、材材料料、环环境境、能能源源、地地球球、空空间间和和核核科科学学等等八八大大朝朝阳阳科科学学（Sun-risesciences）都都有有紧紧密密的的联联系系，产产生生了了许许多多交交叉叉学学科科。但但化化学学家家很很谦谦虚虚，放放弃弃交交叉叉学学科科的的冠冠名名权权，在在社社会会上上造造成成化化学学被被肢肢解解的的错错误误印印象象。Nature在在2001年年发发表表社社论论说说：“化化学学的的形形象被其交叉学科的成功所埋没象被其交叉学科的成功所埋没”。2024/3/26周二313）朝阳科学在组建队伍时拉走了不少化学家。）朝阳科学在组建队伍时拉走了不少化学家。化化学学向向朝朝阳阳科科学学输输送送队队伍伍，本本是是好好事事，但但希希望望社社会会能能够够认认同同化化学学对对发发展展朝朝阳科学的重要作用，而不是因为化学没有用处，使化学工作者纷纷转行。阳科学的重要作用，而不是因为化学没有用处，使化学工作者纷纷转行。4）化学家没有提出）化学家没有提出21世纪要解决的难题。世纪要解决的难题。有人认为化学没有理论，只是一堆白菜。有人认为化学没有理论，只是一堆白菜。5）化学没有树立品牌，缺少品牌意识。）化学没有树立品牌，缺少品牌意识。化化学学与与化化工工被被认认为为是是污污染染源源，这这也也是是缺缺少少生生源源的的原原因因之之一一。其其实实，化化学学家家已已提提出出绿绿色色化化学学的的奋奋斗斗目目标标。化化学学家家不不但但要要认认识识世世界界、改改造造世世界界，还还要要保保护世界。护世界。2024/3/26周二32（2）20世纪，第一大技术合成化学技术 报刊上常说报刊上常说20世纪有六大技术：世纪有六大技术：1）无线电、半导体、计算机和网络等信息技术，）无线电、半导体、计算机和网络等信息技术，2）基因重组、克隆和生物芯片等生物技术，）基因重组、克隆和生物芯片等生物技术，3）核科学和核武器技术，）核科学和核武器技术，4）航空航天技术和导弹，）航空航天技术和导弹，5）激光技术，）激光技术，6）纳米技术。）纳米技术。但但却却很很少少有有人人提提到到包包括括新新药药物物、新新材材料料、高高分分子子和和化化肥肥的的化化学学合合成技术。成技术。2024/3/26周二33上上述述六六大大技技术术如如果果缺缺少少一一二二个个，人人类类照照样样生生存存，但但如如没没有有合合成成氨氨和和尿尿素素的的技技术术，世世界界70亿亿人人口口有有一一半半要要饿饿死死。没没有有合合成成抗抗生生素素和和新新药药物物，人人类类平平均均寿寿命命要要缩缩短短25年年。没没有有合合成成纤纤维维、合合成成橡橡胶胶、合合成成塑塑料料，人人类类生生活活要要受受到到很大影响。很大影响。没没有有合合成成大大量量新新分分子子新新材材料料，上上述述六六大大技技术术根根本本无无法法实实现现。但但化化学学和和化化工工界非常谦虚，从来不提抗议。界非常谦虚，从来不提抗议。我们应该理直气壮地大力宣传我们应该理直气壮地大力宣传20世纪有七大技术，第一是化学合成技术。世纪有七大技术，第一是化学合成技术。国外传媒把国外传媒把HarborProcess评为评为20世纪最重要的发明，是很有道理的。世纪最重要的发明，是很有道理的。2024/3/26周二34（3）化学中心科学 科科学学可可按按照照它它的的研研究究对对象象由由简简单单到到复复杂杂的的程程度度分分为为上上，中中，下下游游。数数学学，物物理理学学是是上上游游，化化学学是是中中游游，生生命命、材材料料、环环境境等等朝朝阳阳科科学学是是下下游。游。上上游游科科学学研研究究的的对对象象比比较较简简单单，但但研研究究的的深深度度很很深深。下下游游科科学学的的研研究究对对象象比比较较复复杂杂，除除了了用用本本门门科科学学的的方方法法以以外外，如如果果借借用用上上游游科科学学的的理理论论和和方方法法，往往往往可可收收事事半半功功倍倍之之效效。化化学学是是中中心心科科学学，是是上上游游和和下下游游的的必必经经之之地地，永永远远不不会会像像有有些些人人估估计计的的那那样样，将将要要在在物物理理学学与与生生物物学学的夹缝中逐渐消亡。的夹缝中逐渐消亡。中中心心科科学学还还有有另另一一层层含含义义，因因为为化化学学与与八八大大朝朝阳阳科科学学都都产产生生交交叉叉学学科科。这也说明中心科学的重要性。这也说明中心科学的重要性。2024/3/26周二35化学存在的问题作为中心学科的形象反而被其交叉学科的成就所埋没 但化学家非常谦虚，在交叉学科中放弃冠名权。但化学家非常谦虚，在交叉学科中放弃冠名权。例例如如“生生物物化化学学”被被称称为为“分分子子生生物物学学”，“生生物物大大分分子子的的结结构构化化学学”被被称称为为“结结构构生生物物学学”，“生生物物大大分分子子的的物物理理化化学学”被被称称为为“生生物物物物理理学学”，“固固体体化化学学”被被称称为为“凝凝聚聚态态物物理理学学”，溶溶液液理理论论、胶胶体体化化学学被被称称为为“软软物物质质物物理理学学”，量量子子化化学学被被称称为为“原原子子分分子子物物理学理学”等。等。又又如如人人类类基基因因计计划划的的主主要要内内容容实实际际上上是是基基因因测测序序的的分分析析化化学学和和凝凝胶胶色色层层等等分分离离化化学学，但但社社会会上上只只知知道道基基因因学学，看看不不到到化化学学家家在在其其中中有有什么作用。什么作用。2024/3/26周二36再再如如分分子子芯芯片片、分分子子马马达达、分分子子导导线线、分分子子计计算算机机等等都都是是化化学学家家开开始始研研究究的的，但但开开创创这这方方面面研研究究的的化化学学家家却却不不提提出出“化化学学器器件件学学”这这一一新新名名词词，而而微微电电子子学学专专家家马马上上看看出出这这些些研研究究的的发发展展远远景景，并称之为分子电子学。并称之为分子电子学。内内行行人人知知道道分分子子生生物物学学正正是是生生物物化化学学的的发发展展。在在这这个个交交叉叉领领域域里里化化学学家家与与生生物物学学家家共共同同作作战战，把把科科学学推推向向前前进进。但但在在中中学学生生或或外外行行看看来来，“分分子子生生物物学学”中中“化化学学”一一词词消消失失了了，觉觉得得化化学学的的领领域越来越小，几乎要在生物学与物理学的夹缝中消亡。域越来越小，几乎要在生物学与物理学的夹缝中消亡。2024/3/26周二37这这样样化化学学这这门门重重要要的的中中心心科科学学（Centralscience）反反而而被被社社会会看看作作是是伴伴娘娘科科学学（Bridesmaidscience）而而不不受受重视，化学家居然不喊不叫也不抱怨。重视，化学家居然不喊不叫也不抱怨。化化学学家家的的谦谦虚虚本本是是美美德德，但但因因此此而而在在社社会会上上造造成成化化学学是是落落日日科科学学（Sunsetscience）的的印印象象，吸吸引引不不到到优优秀秀的年轻学生，这个问题就大了。的年轻学生，这个问题就大了。2024/3/26周二38化学有没有理论？有有人人说说：化化学学没没有有理理论论，这这也也是是化化学学不不被被认认同同的的理理由由之之一一。对对于于这这个个问题，唐敖庆先生有很好的回答。问题，唐敖庆先生有很好的回答。唐先生说唐先生说19世纪的化学有三大理论成就：世纪的化学有三大理论成就：（1）经经典典原原子子分分子子论论，包包括括建建筑筑在在定定比比、倍倍比比定定律律基基础础上上的的道道尔尔顿顿原原子子论论，和和以以碳碳4价价及及开开库库勒勒等等的的工工作作为为中中心心内内容容的的分分子子结结构构和和原原子子价理论；价理论；（2）周期律；）周期律；（3）化学反应的质量作用定律。）化学反应的质量作用定律。2024/3/26周二3920世纪也有三大理论成就：世纪也有三大理论成就：（1）化化学学热热力力学学，可可以以判判断断化化学学反反应应的的方方向向，提提出出化化学学平衡和相平衡理论；平衡和相平衡理论；（2）量量子子化化学学和和化化学学键键理理论论，生生物物学学的的DNA模模型型就就是是在在氢键理论和蛋白质的分子结构的基础上提出来的；氢键理论和蛋白质的分子结构的基础上提出来的；（3）上世纪）上世纪60年代发展起来的分子反应动态学。年代发展起来的分子反应动态学。2024/3/26周二40到到了了21世世纪纪，数数学学家家提提出出七七大大难难题题，物物理理学学家家提提出出五五大难题，生物学家提出四大难题。大难题，生物学家提出四大难题。但但化化学学家家又又比比较较谦谦虚虚，好好像像没没有有人人明明确确