一些化学前沿的现状介绍:
一、量子化学
它是现代化学科学的理论基础。近30多年来，量子化学的发展呈现出一个很有希望的趋势。这就是量子力学和化学实践的进一步结合。这种结合反映在量子化学的基础研究中具有下列特点，即为解决复杂的化学反应理论问题，而运用的都是简单的模型，尽量不依赖那些高深的数学运算。它们均以简单分子轨道理论为基础，力求提出新概念、新思想和新方法，使之能在更加广泛的范围中普遍适用。例如，“前线轨道”、“等瓣类似”等概念的提出已经显示出重大的意义。多粒子体系问题的处理方法也在不断深入探索。其中密度矩阵理论、多级微扰理论以及运用格林函数方法的传播子理论等则是当前精确求解多粒子体系薛定谔方程的几条值得重视的途径。
量子力学和化学的结合，不仅在化学键理论、多体理论、计算方法的理论等量子化学基础研究方面不断取得进展，而且在量子化学的应用研究方面，即在把量子化学的理论与化学实际中的一些重大应用课题相结合方面展现出广阔的发展前景。这主要突出表现在合成具有指定性能的超导体、染料及其它色料、炸药、催化剂、药物等分子及新材料提供依据上；在光谱、波谱、能谱等各种谱图的解析以及其它精密测定实验的结果分析上；在对化学反应微观机理的研究及反应线路预测上等等。
二、化学反应动力学
这是一门在诸种因素的具体作用下研究化学反应速率的化学学科。这些因素主要有分子的状态、浓度、压力、介质、表面、空间取向、电磁场等。化学动力学研究的重点是基元反应，因为它是代表真正发生的化学反应的动力学过程的。目前，化学动力学的发展已进入微观层次，分子反应动力学的研究有着远大前景。具体而言，化学动力学大体有以下几个发展方向：（1）量子化学的理论计算将在微观反应动力学研究中承担更重要的角色。随着超大型计算机的发展，量子化学的理论计算可望得到精确结果，进而了解很多简单反应体系的性质。（2）多原子自由基化学性质的深入研究。这方面的研究包括多原子自由基的能量、光谱、反应性和光化学。（3）激光在促进化学反应方面将得到更有效的利用。激光技术最近较显著的进步是真空紫外激光的发展。利用激光有选择地打断分子内某个化学键，这个前景很有吸引力。有朝一日，也许可通过电子跃迁的途径来实现“分子裁剪”的科学幻想。此外，把激光和分子束技术相结合，有可能进行非常精细的工作，例如能研究原子轨道和分子空间定向的反应等。
三、合成化学与催化科学
化学合成是化学研究的基本实验方法。从1828年德国化学家维勒以无机物合成出简单有机物尿素到当代合成维生素B12、红霉素等复杂化合物，化学合成有了一个极大的飞跃，业已形成一门系统化和应用性相当强的合成化学学科。如今，化学合成正在向“分子设计”这个战略目标进军。所谓“分子设计”，即是按预定性能要求设计新型分子，并按科学理论计算得出的合成路线，运用各种手段与技巧把它合成出来，如同造房设计、服装设计那样。这样，分子设计可以从根本上改变化学中传统的“配方炒菜”式的落后方法，从而为材料科学
等开辟出众多新的方向（诸如高分子设计、药物设计、催化剂设计及合金设计等）。
要实现化学合成的重大突破其关键在于设计新反应途径，有效控制化学反应性能。如今，在下列诸方面颇引人关注：一是实施无机和有机的交叉，即将研究新无机物的方法应用于有机合成。二是精心设计合成像沸石一样具有优良性质的新型固体，由此导致出现新的半导体以及用于电池和具有记忆功能的固体离子材料、磁性材料。三是发展光助化学，选择光助反应途径，其特点是借助“人工光合作用”模拟天然光合作用并将其推广为一种全新的反应途径，从而为化学合成提供新方法。四，也是最引人关注的是把研制催化剂从技艺变为科学，即加强对化学催化作用的基础理论研究，致力于在分子水平上理解催化过程。这必将有助于新的催化体系的开拓和催化剂分子设计成效的提高。
四、现代分析化学
它基于仪器分析，加上数学的渗入和电子计算机的应用，呈现出日新月异的发展势头。有以下特点：从传统化学分析到仪器物理化学分析；从单组分的分步分析到多组分的同步分析；从组成分析到结构分析；从常微量分析到超微量分析；从静态分析到动态分析；从间接分析到直接分析；从近距离分析到远距离分析；从破坏性分析到保护性分析；从单一手段到多种手段配合（联用）的多功能分析；从手工到自动化分析和数据处理等。从现代分析化学的整体看，上述十个方面是互补的，并不是后者完全取代前者，而是实现辩证的综合。这样，可使现代分析化学具有全面的功能，既能适应现代科学研究向微观和宏观两个不同方面深入发展的大趋势，又能满足材料化学、环境化学、生命化学等综合性及应用性较强的化学前沿发展的需要。
五、生命过程的化学
在该领域有两个既具有科学远景又富有哲学意义的研究方向：其一是生命起源的化学途径；其二是生命中发生的分子反应。早在一个世纪以前，恩格斯曾预言：“生命起源必然是通过化学途径实现的。”今天，化学的巨大进步已经可以用自然科学的材料证明：这条化学途径确实是存在的。它大体上可概括为由原子→分子→生物大分子→原始生命的这样一个“化学进化”过程。其中，原始生命的诞生可以认为是化学进化最后阶段的产物，也是生物进化的发端。但这里的必然性尚未能在实验上得到最后的证实。科学家们当前正在借助化学、物理的方法进行攻关。70年代初量子生物化学的诞生就是一个标志。它将为揭示生命诞生的奥秘而不断作出新贡献。
研究生命中发生的分子反应，对于发展基础自然科学和应用于人体保健、动物保护和农业等方面的前景远大。一批具有革命性意义的生物学问题，现在需要由化学提供的分子相互作用来分析。其中化学振荡、受体-底物相互作用及膜与方向性化学等就是属于这类问题。以化学振荡来说，它是指化学反应的一种周期性变化。这种周期性变化表现在浓度、体积、颜色、发光度等方面。这是一种化学系统中的结构有序和功能有序。比利时科学家普里戈金首先指出，这种化学振荡是种“耗散结构”，即是种不可逆化学反应在远离平衡态下进行时所呈现的有序行为（又称之谓“化学不稳定性”）。这种有序行为需要反应体系是个开放体系，也就是需要不断地与外界交换物质和能量才能维持。而这种“化学不稳定性”的概念与目前生物化学过程里研究的那一类化学反应是基本一致的。可见，化学振荡反应的研究可以导致人们对出现于生物系统中的周期性现象有更深刻的认识。显然，这对生命本质研究的深化是颇有意义的。
六、宇宙化学与星际化学
这是两个以浩翰宇宙为研究背景的化学前沿领域。宇宙化学主要探讨元素的起源和形成以及它们在宇宙中的性质和行为。通过这种研究已经和将要进一步促使化学家从地球迈向宇宙空间。星际化学是个只有十几年历史的新兴化学边缘学科。它所依据的事实是在巨大的星际空间——天然反应室里所发生的化学反应。研究这些反应可弄清至今所了解的化学定律能否推广到银河系以至整个宇宙间。可见，星际化学的诞生必将促进化学同天文学的结合和发展，并以探索宇宙物质的演变、生命的起源以及外星文明开辟新的途径。
综上所述，现代化学在理论研究和实际应用方面都处在急剧变革与迅猛发展之中。这种变革和发展鲜明地反映在化学前沿的各个领域，并在整体上呈现出如下趋势与特点：从宏观的唯象认识深入到微观的理论了解，从定性的描述进入到定量的说明，从对物质的静态认识跨进到对反应的动态研究，以及从纯粹的化学学科发展出一批综合的边缘学科
化学发展史的五个时期
自从有了人类，化学便与人类结下了不解之缘。钻木取火，用火烧煮食物，烧制陶器，冶炼青铜器和铁器，都是化学技术的应用。正是这些应用，极大地促进了当时社会生产力的发展，成为人类进步的标志。今天，化学作为一门基础学科，在科学技术和社会生活的方方面面正起着越来越大的作用。从古至今，伴随着人类社会的进步，化学历史的发展经历了哪些时期呢？
远古的工艺化学时期。这时人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是在实践经验的直接启发下经过多少万年摸索而来的，化学知识还没有形成。这是化学的萌芽时期。
炼丹术和医药化学时期。从公元前1500年到公元1650年，炼丹术士和炼金术士们，在皇宫、在教堂、在自己的家里、在深山老林的烟熏火燎中，为求得长生不老的仙丹，为求得荣华富贵的黄金，开始了最早的化学实验。记载、总结炼丹术的书籍，在中国、阿拉伯、埃及、希腊都有不少。这一时期积累了许多物质间的化学变化，为化学的进一步发展准备了丰富的素材。这是化学史上令我们惊叹的雄浑的一幕。后来，炼丹术、炼金术几经盛衰，使人们更多地看到了它荒唐的一面。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry 起源于alchemy，即炼金术。chemist至今还保留着两个相关的含义：化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。
燃素化学时期。从1650年到1775年，随着冶金工业和实验室经验的积累，人们总结感性知识，认为可燃物能够燃烧是因为它含有燃素，燃烧的过程是可燃物中燃素放出的过程，可燃物放出燃素后成为灰烬。
定量化学时期，既近代化学时期。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。这一时期建立了不少化学基本定律，提出了原子学说，发现了元素周期律，发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。
科学相互渗透时期，既现代化学时期。二十世纪初，量子论的发展使化学和物理学有了共同的语言，解决了化学上许多悬而未决的问题；另一方面，化学又向生物学和地质学等学科渗透，使蛋白质、酶的结构问题得到逐步的解决。
这里主要讲述近二百多年来的化学史故事。这是化学得到快速发展的时期，是风云变幻英雄辈出的时期。让我们一道去体验当年化学家所经历的艰难险阻,在近代化学史峰回路转的曲折历程中不倦跋涉，领略他们拨开重重迷雾建立新理论、发现新元素、提出新方法时的无限风光。
当今纳米科技领域发展的3个重要趋势
当今纳米科技领域发展的3个重要趋势，暨纳米材料的合成表征、
纳米结构的物化性质表征、纳米器件的构筑和功能评估。从基础研究
的角度来看，发现新的纳米结构，并以这些纳米结构为基本模型，建
立新的理论体系，研究新的物化性能已经是一个相当成熟的研究领
域；而从应用研究的角度来看，纳米结构的器件化研究依然是该领域
的最终需求。
1. 纳米材料的合成、表征设计与制备：目前纳米材料的合成研
究已经不仅局限于零维或一维结构的控制合成，实现这些结构单元的
周期性组装，并进一步服务于器件化研究，已经成为该领域所面临的
巨大挑战。
超分子自组装过程依然是获得各种纳米结构最有效的方法。印度
科学家Rao教授在报告中提出了多种不同组成、纳米结构和形貌控
制的溶液合成方法。其主导思路是利用具有一定配位能力的有机分子
作为模板剂，导向前驱物的定向反应和最终产物的晶化生长，这种合
成法是经典化学合成的延续。日本科学家Aida教授也介绍了利用芳
环分子之间的п－п相互作用组装超分子结构，其系列工作包括，利
用离子液体进行碳纳米管的成型，以稠环分子组装有机纳米管结构
等。日本科学家Fujita教授的报告则侧重于利用超分子自组装体系构筑三维孔道结构的配位聚合物，不同的金属离子与设计合成的有机配体之间存在丰富的配位方式，从而可以获得千变万化的有机－无机杂化骨架结构。
模板法是获得有序纳米结构最为有效的方法之一。我国科学家赵东元教授介绍了利用软、硬模板法合成碳纳米结构。通过合成不同孔道结构的介孔氧化硅材料为模板，可以获得相应的倒易碳纳米结构；而以嵌段共聚物为模板，以稠环类化合物为碳源，则可获得不同形貌、不同晶化度的碳纳米结构。日本的Tatsumi教授介绍了以阴离子表面活性剂作为模板，合成氧化硅介孔材料的新思路。以这种方法可以获得多种新型孔道结构。我国科学家徐正教授一直致力于以多孔氧化铝为模板，电沉积合成金属纳米线阵列结构的工作，这类材料在超磁体方面有着巨大的潜在应用价值。日本科学家Shinahara教授则以碳纳米管为模板，在其中装填富勒烯或笼内含稀土金属原子的富勒烯/稀土离子复合物，最终形成的材料具有类似豌豆的有趣结构。
在材料的表征方面，除了利用传统的仪器分析方法进行结构解析，计算机理论模拟已经成为设计材料、研究结构和预测性质的一个重要手段。来自香港的汤子康教授介绍了利用理论模拟的方法研究直径0.4nm的单壁碳纳米管的结构及场反射性质，理论研究结果验证和丰富了实验研究。同样，该方法也适用于其他纳米结构，如纳米带、纳米颗粒的结构和性质研究。
2. 纳米结构的物化性质表征、组装与功能：以纳米结构为模型，
进行一些光、电、磁性质研究，不仅可以丰富少量原子聚集体的理论研究，同样也是为构筑纳米器件提供基础理论依据，筛选适合的结构单元。
本次会议的许多报告涉及纳米材料的物化性质表征。其中通常以单分子体、原子簇或一维纳米结构为主要研究模型，所关注的性质主要在于特殊的光电现象，充分体现了以应用为主要导向的研究思路。香港科学家李述汤教授介绍了利用氧化辅助的手段生长半导体一维纳米结构的方法。利用该方法获得的材料具有极好的光致发光性质，在激光器件中具有很好的应用前景。我国科学家薛其坤教授则以Si(111)面上的Pb原子簇为研究模型，构筑不同形貌的岛结构，并通过自由能钟摆技术（Free- Energy Pendulum）探索其依赖于簇结构形貌的不同量子尺寸效应，为纳米器件工程提供理论依据。该方向的另一重要工作，是我国科学家候建国院士介绍的单分子体系及纳米颗粒的电子结构和电子传输性质的研究。利用基底和STM针尖做为电极，结合理论模型，可以获得单分子或纳米颗粒的丰富的电子光谱数据，阐述其与形貌相关的单电子量子隧道效应、体系之间电子传输的量子尺寸效应和体系之间的共振隧道效应。
除了光电行为，复合材料的性质提升也是一个重要的研究内容。我国科学家高廉教授采用溶剂热的方法合成了碳纳米管/氧化铝（氧化钛）复合材料，其导电率及机械强度都有明显的增强。
韩国科学家Jeong- Sook Ha详细介绍了金纳米粒子单分子膜上所吸附的烷基硫醇与羧酸封端硫醇之间取代反应，发现了金纳米粒
子对不同有机组分的不同稳定作用。
3. 纳米器件的构筑和功能评估，纳米器件与纳米技术的应用：以低级纳米结构为基本单元，可以获得一些简单的纳米器件，探索这些器件的光、电性能，是利用纳米技术实现器件小型化的重要基础研究。
通过表面纳米结构阵列改变界面效应，可以被看作是最简单直接的一类纳米器件。我国科学家江雷教授模拟自然界中植物叶片表面的组织结构，利用纳米结构修饰材料表面，可以获得不同亲水、疏水性质的界面效应，这种新技术即将投入实际应用。
单电子晶体管是目前最迫切需要的一类纳米电子器件。韩国科学家K.-H. Yoo教授采用如DNA类的生物分子对纳米颗粒进行组装，从而实现单电子晶体管的构筑。在这样的体系中，纳米粒子作为构成器件的量子点，而DNA分子则作为隧道势垒。调整DNA分子的链长、端基功能团等，可以有效的调节隧道势垒的强弱，从而实现性质控制。
有机/无机杂化材料也是一类重要的功能性纳米器件。韩国科学家Seung- Hun Hong教授介绍了利用针尖刻蚀的方法，以有机分子对固体基底表面进行修饰，获得具有周期性结构纳米结构。这种新型的纳米结构将有望在分子电子回路、纳米生物传感器、蛋白质纳米机器等方面有重要应用。利用溶胶－凝胶过程，也可以获得类似的有机/无机杂化材料。韩国科学家Eunk-Young Kim以带有甲级丙烯酸基团的芳环分子为掺杂组分，可以得到感光聚合物薄膜。此类材料可
用于全息摄影存储系统。韩国科学家Myung-Ae Chung也介绍了类似的工作。以有机纳米颗粒为掺杂组分，利用溶胶－凝胶技术获得了多层膜，这类材料特殊的荧光性质可以作为三维光存储器件。
计算化学
计算化学
computational chemistry
计算机在化学中的应用。又称计算机化学。包括5 个主要研究领域：①化学中的数值计算。即利用计算数学方法，对化学各专业的数学模型进行数值计算或方程求解，例如，量子化学和结构化学中的演绎计算、分析化学中的条件预测、化工过程中的各种应用计算等。②化学模拟。包括：数值模拟，如用曲线拟合法模拟实测工作曲线；过程模拟，根据某一复杂过程的测试数据，建立数学模型，预测反应效果；实验模拟，通过数学模型研究各种参数（如反应物浓度、温度、压力）对产量的影响，在屏幕上显示反应设备和反应现象的实体图形，或反应条件与反应结果的坐标图形。③模式识别在化学中的应用。最常用的方法是统计模式识别法，这是一种统计处理数据、按专业要求进行分类判别的方法，适于处理多因素的综合影响，例如，根据二元化合物的键参数（离子半径、元素电负性、原子的价径比等）对化合物进行分类，预报化合物的性质。模式识别广泛用于最优化设计，根据物性数据设计新的功能材料。④化学数据库及检索。在化学数据库中，数据、常数、谱图、文摘、操作规程、有机合成路线、应用程序……都是数据。数据库能存贮大量信息，并可根据不同需要进
行检索。根据谱图数据库进行谱图检索，已成为有机分析的重要手段，首先将大量的谱图（红外、核磁、质谱等）存入数据库，作为标准谱图，然后由实验测出未知物的各种谱图，把它们和标准谱图进行对照，就可求得未知物的组成和结构。⑤化学专家系统。专家系统是数据库与人工智能结合的产物，它把知识规则作为程序，让机器模拟专家的分析、推理过程，达到用机器代替专家的效果。如酸碱平衡专家系统，内容包括知识库和检索系统，当你向它提出问题时，它能自动查出数据，找到程序，进行计算、绘图、推理判断等处理，并用专业语言回答你的问题，如溶液pH值的计算，任意溶液用酸、碱进行滴定时操作规程的设计。
计算化学是理论化学的一个分支。
1.利用计算机程序解量子化学方程来计算物质的性质（如能量，偶极距，振动频率等），用以解释一些具体的化学问题。这是一个计算机科学与化学的交叉学科。
2.利用计算机程序做分子动力学模拟。
计算化学的历史
1925年
Heisenberg发表了第一篇量子力学的文章，一个新的学科诞生了；1926年
Schr?dinger发表了著名的波动方程，后来这个方程以他的名字命名；
1927年
采用量子力学的方法计算了氢分子的轨道，量子化学由此诞生；1930年
Andrews提出分子力学的基本思想；
1933年
Bernal, J. D.和Flowler, R. H提出了水的原子模型；
1946年
Frank Westheiner完成了第一次分子力学计算；
1950年
Barton指出替代环己烷的反应活性同附近基团的性质相关；
1951年
L. Pauling提出标准阿尔法螺旋结构的结构模型
1953年
Metropolis和他的合作者报道了世界上第一例蒙特卡洛模拟；1953年
用手摇计算机完成了氮分子的Hartree-Fock等级的从头计算；1957年
Alder和Wainwright报道了世界上第一例分子动力学模拟；
1959年
Kauzmann提出疏水作用是稳定蛋白质结构的主要作用的一种；
Hendrickson发表了环己烷构象稳定性的计算结果；
1964年
Rahman采用Lennard-Jones函数对于液体氩进行了分子动力学模拟；
1964年
电子密度泛函理论提出；
1967年
Loup Verlet提出Verlet neighbor list和Verlet积分方法；
1967年
Verlet N计算了稀有气体的热力学状态方程，后来被实验所证实；1968年
Lifson和W arshed开发了自洽力场(Constant Force Field)；1969年
Levitt, M和Lifson, S. J报道了第一次采用分子力学的方法对蛋白质结构进行优化；
1971年
Lee和Richards提出了可及表面的概念。
1971年
Stillinger和Rahman模拟了液态水的分子动力学过程；
1976年
Warshel和Levitt第一次采用QM/MM的方法研究了溶菌酶的催化
1977年
McCammon, JA等人报道了第一类蛋白质分子动力学模拟。
1977年
约束算法SHAKE被引入分子动力学的模拟；
1978年
Streett W. B., Tildesley D. J.以及Saville G.引入Multiple-time step的积分方法；
1978年
Molecular Design, Ltd.公司成立，这是第一家以生物计算为目的的公司。
1979年
Levitt等人采用了分子动力学方法揭示了X射线晶体衍射B因子的起源；
1980年
Journal of Computational Chemistry杂志创刊
1981年
Peter Kollman发表了第一个AMBER力场；
1982年
N.L. Allinger出版了第一本关于分子力学的专著：Molecular Mechanics；
Warwicker J.和Waston H.提出了连续介质模型；
1983年
Martin Karplus发布了分子力学与分子动力学模拟程序CHARMM；
1983年
Michael Connolly发表了蛋白质和核酸分子计算溶剂可及表面的方法；
1983年
W. F. van Gunsteren等人发表了分子力学与动力学程序GROMOS；
1983年
Levitt完成了第一类核酸的分子动力学模拟；
1984年
Peter Kollman发表了分子力学与分子动力学程序AMBER。
1986年
Honig B.发展了FDPB的方法预测蛋白质表面的静电势以及酸碱解离常数；
1986年
McCammon采用自由能微扰的方法成功计算了胰蛋白酶与其抑制
剂苯甲脒类似物的结合自由能；
1987年
杂志Journal of Computer-Aided Molecular Design创刊发行；1989年
Allinger等人发布了分子力学与分子动力学模拟程序MM3；
1990年
提出了一种新的间接溶剂化方法-GB法;
1991年
Gromacs的第一个版本发表，这个软件遵守GNU协议；
1991年Kitao, Hirata和Go提出采用主成分分析法分(PCA)析动力学轨迹文件；
1994年?quist提出了基于线性响应近似来计算自由能的方法；1996年
N.L. Allinger 等人发表了MM4程序；
1998年美国化学家库恩(Walter Kohn)和英国科学家波普尔(John A. Pople)因为对量子化学的贡献获得诺贝尔化学奖；
1998年
IBM投资10亿美元，研制速度为1000万亿次/每秒的超级计算机"蓝色基因"，用于生物分子的模拟研究；
2000年第一届国际结构基因组会议召开，美、英、法、德、加拿大、荷兰、以色列、意大利、日本9个国家开始结构基因组计划的合作；2003年Pengyu Ren和Jay W. Ponder提出了水的AMOEBA模
型，这是一种可极化的水的结构模型；
高分子化学
高分子化学作为化学的一个分支，同样也是从事制造和研究分子的科学，但其制造和研究的对象都是大分子，即由若干原子按一定规律重复地连接成具有成千上万甚至上百万质量的、最大伸直长度可达毫米量级的长链分子，称为高分子、大分子或聚合物。既然高分子化学是制造和研究大分子的科学，对制造大分子的反应和方法的研究，显然是高分子化学的最基本的研究内容。
高分子化学的发展历程
早在19世纪中叶高分子就已经得到了应用，但是当时并没有形成长链分子这种概念。主要通过化学反应对天然高分子进行改性，所以现在称这类高分子为人造高分子。比如1839年美国人G oodyear发明了天然橡胶的硫化；1855年英国人P arks由硝化纤维素（guncotton）和樟脑（camphor）制得赛璐珞（celluloid）塑料；1883年法国人d e Chardonnet发明了人造丝r ayon等。可以看到正是由于采用了合适的反应和方法对天然高分子进行了化学改性，使得人类从对天然高分子的原始利用，进入到有目的地改性和使用天然高分子。
回顾过去一个多世纪高分子化学的发展史可以看到，高分子化学反应和合成方法对高分子化学的学科发展所起的关键作用，对开发高分子合成新材料所起的指导作用。比如70年代中期发现的导电高分子，
改变了长期以来人们对高分子只能是绝缘体的观念，进而开发出了具有光、电活性的被称之为“电子聚合物”的高分子材料，有可能为21世纪提供可进行信息传递的新功能材料。因此当我们探讨21世纪的高分子化学的发展方向时，首先要在高分子的聚合反应和方法上有所创新。对大品种高分子材料的合成而言，21世纪初，起码是今后10年左右，metallocene催化剂，特别是后过渡金属催化剂将会是高分子合成研究及开发的热点。活性自由基聚合，由此而可能发展起来的“配位活性自由基聚合”，以及阳离子活性聚合等是应用烯类单体合成新材料（包括功能材料）的重要途径。对支化、高度支化或树枝状高分子的合成及表征，将会引起更多的重视。因为这类聚合物的结构不仅对其性能有显著的影响，而且也可能开发出许多新的功能材料。
高分子化学的创新研究
高分子化学作为材料科学的一个支撑学科，其发展事实已经表明，化学方法制造出来的聚合物，当其作为高分子材料使用时，其作用和功能的发挥，不只是单靠由化学合成决定的一级结构，即分子链的化学结构，还要靠其高级层次上的结构，即靠高分子聚集体中由物理方法得到的、非化学成键的分子链间的相互作用的支撑和协调。有的时候这种高分子聚集体和这些高级结构，如相态结构和聚集态结构，对高分子材料、尤其是高分子功能材料的影响更为明显。这种物理方法得到的非化学成键的、分子链间的相互作用的形成，可以通过所谓的物理合成或物理组合的方法来实现，即用物理方法将一堆分子链依靠非
化学成键的物理相互作用，联系在一起成为具有特定结构，如超分子结构的高分子聚集体，从而显示出特定的性质。因此21世纪的高分子化学除了制造和研究一个分子链，还应包括制造和研究“一堆”分子链，在化学合成之外包括物理合成，在分子层次的研究之外还要有分子以上层次的研究。
因而以精确设计和精确操作为基本思路来发展和完善化学和物理的这种结合，也是21世纪的高分子化学研究，尤其是高分子材料研究中一种值得注意的方向。
高分子材料的纳米化
现有的高分子化学反应中原子重新排列键合的反应空间一般都较原子尺寸大得多，因此化学反应是在一非受限空间进行的。如果在一有限空间或环境中，如纳米量级的片层中，小分子单体因为与片层分子的物理相互作用而被迫在此受限空间中进行某种方式和程度的排列，然后再发生单体的聚合时，聚合产物的拓扑结构既不可能是受限空间的完全复制，又不同于自由空间中得到的情况。我们从这种受限空间的聚合反应也许可以提出高分子纳米化学的概念。化学的制备对象从来都是纳米量级的原子或分子，但由于其方法不够精细，不能在纳米尺度上实现原子或分子的有目的的精确操纵，因此即使目前可以做到分子的精确设计也较难实现，从而使得化学合成给人以粗放的感觉。高分子的纳米化学，就是要按照精确的分子设计，在纳米尺度上规划分子链中的原子间的相对位置和结合方式，以及分子链间的相互位置和排列，通过纳米尺度上操纵原子、分子或分子链，完成精确操作，
实现纳米量级上的高分子各级结构的精确定位。从而精确调控所得到的高分子材料的性质和功能。高分子纳米化学的目的就是实现高分子材料的纳米化。
高分子材料的纳米化可以依赖于高分子的纳米合成，这既包括分子层次上的化学方法，也包括分子以上层次的物理方法。利用外场包括温度场、溶剂场、电场、磁场、力场和微重力场等的作用，在一确定的空间或环境中像搬运积木块一样移动分子，采用自组装、自组合或自合成等方法，靠分子间的相互作用，构建具有特殊结构形态的分子聚集体。如果再在这种分子聚集体中引发化学成键，则能得到具有高度准确的多级结构的高分子。通过这种精确操作的高分子合成，可以准确实现高分子的分子设计。
高分子材料的纳米化还可以通过成型加工的方式得以实现，即在成型加工过程中控制高分子熔体的流动，调节高分子的结构形态从而控制使用性质。高分子材料的纳米化研究不仅应包括纳米化制备方法，还不应忽略高分子材料的纳米结构的观察和纳米性质的测量。因为结构和性能决定材料的使用价值。而高分子材料的纳米化的结果，是使得表面层上和界面层上的结构和性能表现出特异性，这部分也是由于在表面和界面的尺寸限制下，高分子材料的相结构和形态发生突变所致。因此需要开展表面层上和界面层上的相结构、相行为及分子链动力学的研究，建立相应受限条件下的高分子材料的构效关系。采用的研究方法中，计算模拟和扫描探针技术等都是十分有用的。
智能材料中的高分子化学
如果说20世纪的人类社会文明的标志是合成材料，那么下个世纪将会是智能材料的时代。在这个智能材料的时代，高分子化学同样承担着不可替代的作用。智能材料是材料的作用和功能可随外界条件的变化而有意识的调节、修饰和修复。已经知道高分子具有软物质的最典型的特征，即易于对外场作出响应。软物质（soft matter）是指易于发生变形的那类物质。软物质不仅在一般的剪切作用下可发生畸变和流动，而且小的热涨落也会对其性质带来重要的影响。软物质包括高分子、生物大分子、液晶、胶体及乳胶和微乳胶这类两亲物质等。软物质在物质科学的研究中被越来越多的提及，产生了研究软物质的专门学科———软物理（soft physics）。软物质可以用来研究凝聚态物理学中的一些核心问题，如对称性（symmetry）、低能量激发（low－ener- gy excitation）和拓扑缺陷（topological defects）之间的联系。软物质研究的另一方面的意义是软物质的应用。前面提及的软物质所包括的那些物质，实际都是有着明显的使用价值。也许正是因为如此，最近又出现了材料科学变软的提法。软物质的研究虽然目前主要还是在凝聚态物理的学术圈中进行，但其研究领域则涉及数学、化学、化工、材料、生物及其交叉学科，被认为是下个世纪物质科学及其相关学科中的重点研究内容之一。因此在高分子化学的研究中，引进软物质的概念，利用外场的变化构建高分子材料的特殊结构，实现外场作用下高分子材料的作用和功能的实时调制，应是高分子智能材料研究的重要内容。
广义上的智能材料也应包括生命材料。由于生物大分子和合成高分子
都属于软物质，因此软物质科学的研究也有助于高分子生命材料的研究，虽然目前合成高分子也能模仿蛋白质分子的自组装，但却没有蛋白质分子那样的生命活性。这是因为合成高分子的分子链缺少确定的序列结构，不能形成特定的链折叠。如果在合成高分子膜的表面附着上蛋白质分子或有特定序列结构的合成高分子，研究这些表面分子折叠的方法、规律、结构和活性，形成具有生命活性功能，比如排斥和识别功能的软有序结构，再通过化学环境、温度和应力等外场来调节这些软有序结构，从而控制外界信号向合成膜内的传递，实现生物活性的形成和调控，尝试合成高分子生命材料。
高分子化学对资源的依赖
化学是制造和研究物质的科学。调节原子和分子在物质中的组合配置，控制物质的微观性质、宏观性质和表面性质，就可能使某种物质满足某种使用要求，因而这种物质就能作为材料来使用。因此材料的制备对资源的依赖性和材料的使用与环境的协调性，就成为化学研究中一个独特而又十分重要的方面。当代高分子合成材料依赖于石油这种化石资源。由于石油的生成是一个漫长的地质过程，同时石油又是当代人类社会的主要能源，石油资源正日益减少而又无法及时再生，因此寻找可以替代石油的其它资源，则成为21世纪的高分子化学研究中的一个迫切需要解决的问题。其解决的途径可以是天然高分子的利用，也应包括合成无机高分子的探索。
21世纪利用源于植物的高分子，显然不同于上个世纪对天然高分子的简单使用。结合基因工程的方法，促使植物产生出更多的可直接使
白春礼：对化学未来的发展趋势的阐述以及对于广大化学工作 者的期望 发布时间：2011-06-07 【字 号：小中大】谈一下化学未来的发展，有四点趋势。化学将向更广度、更深层次的方向延伸；新工具的不断创造和应用促进化学创新发展；绿色化学将引起化学化工生产方式的变革；化学在解决战略性，全局性，前瞻性重大问题当中将继续发挥更大的作用。 化学向更广更深的层次延伸体现在几个方面，对原子，分子的认识将更为深入，多层次分子研究更为系统，创造新分子，新材料的基础上更加注重功能性。超分子是一个分子结构与宏观性能的关键纽带，是产生更高级结构的基础。如何设计超分子结构和材料，对复杂生命体系的理解和模拟及调控都是前沿的课题。这是化学向更深层次，更复杂拓展的延伸。 新工具的创造和应用会促进化学的发展，随着技术能力和仪器设备的不断进步，空前准确和灵敏的仪器不断被创造和应用，科学家不仅能在原子，分子甚至电子层次观察并研究微观世界的性质，而且能够对其物质结构和能量过程进行操控。1981年，人类实现了观察单个原子的愿望，实现了移动单个原子和单个分子，促进了化学的创新和发展。同步辐射及各种实验方法和技术的改进，使同步辐射光源在化学研究领域中发挥重要的作用，比如真空紫外辐射光可以在量的水平上观察化学共振态。原位气固反应X射线吸收精细结构谱实验新方法，各种应用促进了化学向更深层次的发展。 绿色化学将促进化学化工生产方式的变革，绿色化学不仅是对现有过程的改进和新过程的研究，未来化学的研究将更加注重绿色产品设计的理念。绿色化学将注重经济，高效，制备与人类生活相关的物质，绿色化学不仅是创造可持续的化学产品，也需要变废为宝，将今天的废弃物变为明天有用的资源，将引起化学化工的变革。美国在1995年设立了总统绿色化学挑战奖，07年通过了绿色化学研究和发展法案。日本在上世纪90年代旨在防止全球气候变暖，在21世纪重建绿色地球的新阳光计划开始实施，主要内容为能源和环境技术研究开发。97年德国提出为环境而研究的计划。化学家开发了大量的化学合成反应，制备人类息息相关的物质，超过80%的化学生产需要催化剂，70%以上的化学化工过程使用溶剂。我们现在考虑如果从合成方法学来讲，原子经济学，计算化学，绿色化学结合，合成方法学的角度上进行绿色化学的研究。80%化学品的生产需要催化剂，如何通过发展新型的高效催化剂高稳定性，并且在制造的过程中对环境是无害，使用的过程可以回收再利用，使催化剂不污染环境这也是一个非常重要的方面。70%以上的化学化工过程要使用溶剂，我们要采用绿色的溶剂，二氧化碳做溶剂，离子液体，聚乙二醇等等使之更加清洁和可持续。绿色化学还需要变废为宝，把引起气候变暖的二氧化碳转化利用，通过开发新的技术进行转化应用。前不久我们曾经在宝钢与新西兰研究一个新的技术，利用钢厂的尾气对二氧化碳进行转化研究。秸秆，树木，藻类转化为燃料，重要化学品核材料，木质素，纤维素为原料的新化学反应，粘土等天然无毒原料在材料科学中的应用，不仅是创造新一代的可持续的化学产品，还要考虑如何变废为宝，这是下一步发展的重要方面。 第四方面，化学在解决全局性，前瞻性，战略性的重大问题中会发挥重要的作用，社会的发展不断对化学发展提出新的需求，比如能源危机要求我们如何像光合作用那样高效的利用太阳能。前不久有仿造树叶的光合作用来高效利用太阳能。环境保护方面如何控制降解驱除污染，资源利用方面必须做到合理高效的利用资源，最大显著的利用资源，材料方面绿色化及智能化，可再生循环利用，社会安全方面防患于未然，比如易燃品，爆炸品的检查和防护，有很多的工作需要化学家发挥更大的作用。 刚才讲了环境，能源，资源利用等方面，在材料化学方面，要设计铸造分子，生命科学方面不仅是研究生命起源，调控机制，疾病发生机制和药物的作用机制，在脑科学和认知科学方面，如何在生物分子的水平上认识结构，化学都有十分重要的作用。
有机化学的发展前沿 余敏 145924 有机化学的研究对象是有机化合物, 它研究有机化合物的组成、结构、性质、合成、变化，以及伴随这些变化所发生的一系列现象。 20世纪的有机化学，从实验方法到基础理论都有了巨大的进展，显示出蓬勃发展的强劲势头和活力。世界上每年合成的近百万个新化合物中约70%以上是有机化合物。其中有些因具有特殊功能而用于材料、能源、医药、生命科学、农业、营养、石油化工、交通、环境科学等与人类生活密切相关的行业中，直接或间接地为人类提供了大量的必需品。与此同时，人们也面对着天然的和合成的大量有机物对生态、环境、人体的影响问题。展望未来，有机化学将使人类优化使用有机物和有机反应过程，有机化学将会得到更迅速的发展。 有机化学的迅速发展产生了不少分支学科，包括有机合成、金属有机、元素有机、天然有机、物理有机、有机催化、有机分析、有机立体化学等。下面就其中的一部分分支学科来说，了解有机化学的发展前沿和研究热点。 (1)有机合成化学 这是有机化学中最重要的基础学科之一，它是创造新有机分子的主要手段和工具，发现新反应、新试剂、新方法和新理论是有机合成的创新所在。1828年德国化学家维勒用无机物氰酸铵的热分解方法，成功地制备了有机物尿素，揭开了有机合成的帷幕。100多年来，有机合成化学的发展非常迅速。 有机合成发展的基础是各类基本合成反应，不论合成多么复杂的化合物，其全合成可用逆合成分析法分解为若干基本反应，如加成反应、重排反应等。每个基本反应均有它特殊的反应功能。合成时可以设计和选择不同的起始原料，用不同的基本合成反应，获得同一个复杂有机分子目标物，起到异曲同工的作用，这在现代有机合成中称为“合成艺术”。在化学文献中经常可以看到某一有机化合物的全合成同时有多个工作组的报导，而其合成方法和路线是不同的。那么如何去评价这些不同的全合成路线呢?对一个全合成路线的评价包括：起始原料是否适宜，步骤路线是否简短易行，总收率高低以及合成的选择性高低等。这些对形成有工业前景的生产方法和工艺是至关重要的，也是现代有机合成的发展方向。 (2)金属有机化学和有机催化
21世纪的化学前沿 人们经常说：化学无所不在，所以化学的对象也几乎无所不包。传统上，根据研究对象和方法的不同一般把化学分为5个分支领域，即无机化学、有机化学、分析化学、物理化学和高分子化学。下面逐一介绍。 1无机化学 无机化学是研究无机化合物的性质及反应的化学分支。无机化合物包括除碳链和碳环化合物之外的所有化合物，因此，无机化合物种类众多，内容丰富。人类自古以来就开始了制陶、炼铜、冶铁等与无机化学相关的活动，到18世纪末，由于冶金工业的发展，人们逐步掌握了无机矿物的冶炼、提取和合成技术，同时也发现了很多新元素。到19世纪中叶，已经有了统一的原子量数据，从而结束了原子量的混乱局面。虽然当时人们已经积累了63种元素及其化合物的化学及物理性质的丰富资料，但是这些资料仍然零散而缺乏系统。为此，德国学者D6bereiner,Meyer、法国学者deChancourrois以及英国学者Newlands,Odling等先后做了许多元素分类的研究工作。至1871年，俄国学者Mendeleev发表了“化学元素的周期性依赖关系”一文并公布了与现行周期表形式相似的Mendeleev周期表。元素周期律的发现奠定了现代无机化学的基础。元素的周期性质是人们在长期科学实践活动中通过大量的感性材料积累总结出来的自然规律，它把自然界的化学元素看做一个有内在联系的整体。正确的理论用于实践会显示出其科学预见性。按周期律预言过的15种未知元素，后来均陆续被发现；
按周期律修改的某些当时公认的原子量，后来也都得到证实，如In,La,Y,Er,Ce,Th等。至1961年，原子序数由1-103的元素全部被发现，它们填满了周期表的第一至第六周期的全部以及第七周期的前面16个位置。尔后，又依次发现了元素104(1969年),105(1970 年),106(1974年),107(1981年),108(1986年),109(1982年),110(1994年),111(2019年),112(2019年)和114(2019年)等。人类究竟还能发现多少新元素？据核物理理论的预测，175号元素可以稳定存在，当然这种预测是否正确还需要实验的验证。至今耕耘周期系来发现和合成新化合物仍是化学科学的传统工作。 20世纪以来，由于化学工业及其他相关产业的兴起，无机化学又有了更广阔的舞台。如航空航天、能源石化、信息科学以及生命科学等领域的出现和发展，推动了无机化学的革新步伐。在过去30年里，新兴的无机化学领域有无机材料化学、生物无机化学、有机金属化学、理论无机化学等等。这些新兴领域的出现，使传统的无机化学再次焕发出勃勃生机。 2有机化学 有机化学是一门研究碳氢化合物及其衍生物的化学分支，也可以说有机化学就是有关碳的化学。在19世纪初期，碳元素的化学远比金属以及其他常见元素（如硫、磷和氮）的化学落后。1828年，德国化学家FeiderichWohler发现用无机化合物NH4Cl和AgOCN氰酸银）作用生成NH4OCN(氰酸钱），蒸发该溶液所得白色结晶是它的异构体CO(NH)2（尿素），后者是动物体内的有机物。人工合成尿素是有史
化学前沿 【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述： 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的 基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面： （一）极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 （二）软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温 和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中 占有一席之地。 （三）缺陷与价态控制 缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化材料 性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此，可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。 （四）计算机辅助合成 计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础上, 应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数学模型与能量分布模型, 并进一步建立定向合成的专家决策系统。
无机化学（学科代码：070301） 一、培养目标 本学科培养德、智、体全面发展，具有坚实系统的无机化学理论基础，掌握现代化学实验技能，了解无机化学的国际前沿领域和发展动态，能在科学研究中作出创造性的成果，并能够适应我国经济、科技、教育发展需要，面向二十一世纪的从事无机化学研究和教育的高层次人才。 二、研究方向 1.无机固体化学 2.纳米化学 3.仿生材料化学 4.络合物化学 5.生物无机化学 6.新超导材料的设计和制备 7.非线性光学材料8.分离提纯科学 9.化学键理论 三、学制及学分 1、硕士生学制为2-3年，研究生在申请硕士学位前，必须取得总学分不低 于35分。其中公共必修课（英语、政治）为7学分；院定基础课获得的 学分不低于10分，院定基础课和专业基础课获得的总学分不低于16分。 2、博士阶段学制为3-4年，研究生在申请博士学位前，必须取得总学分不 低于10分。其中公共必修课（英语、政治）为4学分；院定基础课（累 计考核）为2学分；进展课至少2学分。 3、硕博连读生学制为5-6年，研究生在申请博士学位前，必须取得总学分 不低于45分（包括硕士阶段）。其中公共必修课（英语、政治）为11学
分；院定基础课获得的学分不低于12分（包括累计考核2学分），院定基础课和专业基础课获得的总学分不低于16分；总学分中至少包含一门进展课2学分。 四、课程设置 1、英语、政治等公共必修课和必修环节按研究生院统一要求。 2、专业课程分为院定基础课、专业基础课及专业选修课。 基础课和专业课如下所列。 院定基础课： 累计考核（2）（博士生必修） 纳米化学（３）CH16205团簇和团簇化学（2） CH25203分子光谱分析进展（3）CH25204近代电分析化学（3） CH25205分离科学与进展（3）CH35201高等有机化学（4） CH35202有机合成化学（4）CH34201有机结构分析（4） CH45208量子化学（4）CH44203反应动力学（4） CH44202分子光谱学（4）CH55201功能高分子（4） CH55202高分子凝聚态物理（4）CH55204聚合物研究方法（4） CH65205污染控制材料（2） CH65201膜科学与技术（3）CH65202环境生物技术原理（3） MS15203固体物理（4）MS15207固体材料结构（4） MS15201材料物理（4）MS25201热力学与相平衡（3） MS25202材料中的速率过程（3）MS25203材料合成化学（3） 专业基础课：
高分子材料的发展前沿综述 近年世界高分子科学在诸多领域取得重要进展,主要是控制聚合、超分子聚合物、聚合物纳米微结构、高通量筛选高分子合成技术、超支化高分子、光电活性高分子等方面。 1 高分子合成化学 高分子合成化学研究从单体合成开始，研究高分子合成化学中最基本问题,探索新的催化剂体系、精确控制聚合方法、反应机理以及反应历程对产物聚集态的影响规律等，高分子合成化学基础研究具有双重作用，一是运用已有合成方法研究聚合物结构调控；二是设计新的合成方法，获得新颖聚合物。 20世纪90年代以来在高分子合成化学领域中，前沿领域是可控聚合反应,包括立构控制，相对分子质量分布控制，构筑控制、序列分布控制等。其中，活性自由基聚合和迭代合成化学研究最为活跃。活性自由基聚合取得了许多重要的成果，但还存在一些问题。活性自由基的发展前景，特别是工业应用前景以及未来研究工作趋势是令人关心的问题。对于活性自由基聚合反应机理的深入研究、在较低的温度下能快速进行聚合的研究是目前受到关注的研究方向。迭代合成化学是唯一可用来制备多肽、核酸、聚多糖等生物高分子和具有精确序列、单分散非生物活性高分子齐聚物的方法。树枝状超支化高分子的合成就是此合成策略的成功应用例证之一,是过去10年高分子合成中最具影响力的发展方向。树枝状超支化聚合物由于其独特球形分子形状,分子尺寸,支化图形和表面功能性赋予它不同于线型聚合物的化学和物理性质。 高分子合成化学发展需注意以下几点： (1)与无机化学、配位化学、有机化学等的融合与渗透，吸取这些学科领域的研究成果开发新的引发/催化体系，这是合成化学的核心，是高分子合成化学与聚合方法原始创新发展的关键。对于传统的工业化单体，需要利用新型引发/催化体系和相应聚合方法，研究开发合成新的微观结构的聚合物新材料。 (2)与有机合成化学和高分子化学紧密结合，将有机合成化学的先进技术“嫁接”到高分子合成化学中，研发高分子合成的新方法，实现高分子合成的可设计化、定向化和控制化，这里包括通过非共价键的分子间作用力结合来“合成”超分子体系。 (3)在大分子工程方面,不仅要达到控制聚合物的分子量与分子量分布,而且要开发设计合成多种拓扑结构的聚合物链(如超支化聚合物、星型多臂嵌段共聚物、树枝状聚合物、浓密刷型聚合物等)的新合成技术。 国家自然科学基金鼓励并支持从事高分子合成化学基础研究的课题，将注意各分支学科的平衡协调发展，对暂时冷门的研究方向,将予以持续资助。目前,我国在负离子聚合、正离子聚合和偶联聚合等方面的研究需要吸引中青年研究人员加入。同时在高分子合成化学领域近期应关注以下几个方向： (1)、新的聚合反应和新的聚合方法特别是酶催化聚合和微生物聚合等； (2)、功能性高分子合成； (3)、高分子链结构的设计和控制合成；新型超支化聚合物的合成；新型树形大分子的合成；树枝化聚合物的合成；聚合物分子刷的合成；新型多肽的化学合成等； (4)、借助分子间弱相互作用及特殊识别作用组装合成新型聚合物；
砷钼酸盐化学研究进展与展望 巩培军104753140807 物理化学 摘要：多金属氧酸盐以其丰富多彩的结构及其自身的优良分子特性，包括极性、氧化还原电位、表面电荷分布、形态及酸性，使其在很多领域，尤其是材料、催化、药物等方面具有潜在应用前景，因而受到人们的广泛关注。本文选择目前报道尚少的砷钼杂多化合物为研究重点。 Abstract: Polyoxometalates (POMs), a fascinating class of metal–oxygen cluster compounds with a unique structural variety and interesting physicochemical properties, have been found to be extremely versatile inorganic building blocks in view of their potential applications in catalysis, medicine, and materials. In this paper, the main work has been focused on the rare reported arsenomolybdates. Keywords: polyoxometalates; physicochemical properties; applications 1 多酸概述 多金属氧酸盐化学至今已有近二百年的历史，它是无机化学中的一个重要研究领域[1-3]。早期的多酸化学研究者认为无机含氧酸经缩合可形成缩合酸：同种类的含氧酸根离子缩合形成同多阴离子，其酸为同多酸；不同种类的含氧酸根离子缩合形成杂多酸阴离子，其酸为杂多酸[4]。现在文献中多用Polyoxometalates (多金属氧酸盐) 及Metal-oxygen clusters (金属氧簇)来代表多酸化合物。 从结构上多酸是由前过渡金属离子通过氧连接而形成的金属氧簇类化合物，它的基本的结构单元主要是八面体和四面体。多面体之间通过共角、共边或共面相互连接。根据多面体的连接方式不同，多金属氧酸盐可划分为不同的结构类型，如Keggin、Dawson、Silvertone、Anderson、Lindqvist 和Waugh 结构等，它们被称为多金属氧酸盐最常见的六种基本结构类型（图1）。（1）Keggin 结构，其阴离子通式可表示为[XM12O40]n– (X = P、Si、Ge、As、B、Al、Fe、Co、Cu 等；M = Mo、W、Nb 等)；（2）Wells—Dawson 结构，其阴离子通式可表示为[X2M18O60]n– (X = P、Si、Ge、As 等；M = Mo、W 等)；（3）Silverton 结构，其阴离子通式为[XM12O42]n– (X = Ce IV等；M = Mo VI 等)；（4）Anderson 结构，其阴离子通式为[XM6O24]n– (X = Al、Cr、Te、I 等；M = Mo 等)；（5）Lindqvist 结构，其阴离子的通式为[M6O19]n– (M = Nb V、Ta V、Mo VI、W VI等)；（6）Waugh 结构，其阴离子通式为[X2M5O23]n– (X = P V等；M = Mo VI等)。其结构又决定其特殊性质的，如强酸性、氧化性、催化活性、光致变色、电致变色、导电性、磁性等。多金属氧酸盐由于各种确定的结构和特异、优越的物理化学性质，使它们在催化[5]、材料科学[6]、化学及医药学[7]等方面具有重要的应用前景。多金属氧酸盐可根据组成不同分为同多(iso)和杂多(hetero)金属氧酸盐两大类。这种分类方法一直沿用早期化学家的观点:即由同种含氧酸盐缩合形成的称同多酸(盐)，由不同种含氧酸盐缩合形成的称为杂多酸(盐)。多酸化学经过近两个世纪的发展，已经成为无机化学的一个重要分支和研究领
化学前沿综述报告 摘要：催化剂的概念以及在新能源和环境治理中的应用，如：煤燃烧、废水处理。关键字：催化剂煤燃烧废水处理 化学前沿综述课不是一门只是教授书本知识的课程。在这里我学到了很多新鲜、实际的知识，大大拓宽了知识面。从中了解了当前化学各学科大致的发展方向以及如何在实际中将所学到的化学专业知识应用起来。在“化学反应动力学前沿简介”报告中我了解到了固体表面特征、固体表面孔的类型、固体表面力与吸附的关系、以及吸附原理、吸附平衡及其表征方法。在“自组装与光子晶体”报告中我了解了光子晶体是将两种或两种以上介质材料排列成具有光波长量级的一维、二维或三维周期结构的人工晶体。由于光子晶体具有光子带隙,光子局域等特性, 所以它具有巨大的应用前景。在“过渡金属催化的碳氢键活化”报告中我了解了碳氢键活化反应都需要对底物进行卤化或金属化等预活化步骤,因此过渡金属催化的通过碳氢键活化直接构筑碳-碳键的方法就成为构筑碳-碳键的绿色经济的途径。在这门课中也是我对催化剂有了新的了解和认识，催化剂在实际应用是广泛的，如在新能源和环境治理中。 当前新能源问题和环境治理是社会关注的热点，而催化剂在这两个领域将是很有作为的。新能源领域：我国是能源消耗大国，而在我国能源消耗结构中，煤占有重要地位。所以合理有效开发利用煤是一个具有现实意义的课题。环境治理方面：我国和全球都面临着严重的环境问题，其中水污染尤为严重，治理也就尤为迫切。所以利用催化剂在治理水污染具有长远意义。下面就简述一下催化剂的概念和在工业实际中的应用。 催化剂会诱导化学反应发生改变，而使化学反应变快或减慢或者在较低的温度环境下进行反应。催化剂在工业上也称为触媒。化学催化剂的应用历史很长，特别在石油化工、精细化工、有机化工和生物化工中，可以说，催化技术已成为化学工业最关键的核心技术之一。据统计，到目前为止，人类所掌握的化学反应80%以上必须在催化剂存在下才能实现。在化学工业生产中，最常用的催化剂是无机酸和无机碱。催化剂对化学反应速率的影响非常大，有的催化剂可以使化学反应速率加快到几百万倍以上。催化剂一般具有选择性，它仅能使某一反应或某
当代无机化学研究前沿与进展 【摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 【关键词】:无机化学；研究前沿；研究进展 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述： 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面： （一）极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 （二）软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”, 正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。
应用化学学科前沿 高分子材料
前言： 高分子材料也称聚合物材料，它是以高分子化合物（树脂）为基体，再配以其他添加剂（助剂）所构成的材料。高分子材料包括天然高分子材料，如棉、麻、丝、毛等；由天然高分子原料经过化学加工而成的改性高分子材料，如粘胶纤维、醋酸纤维、改性淀粉等；由小分子化合物通过聚合反应合成的合成高分子材料，如聚丙烯树脂、顺丁橡胶、丙烯酸涂料等。由于高分子材料概括性太大，先介绍几种不同高分子材料的发展现状。
高分子材料是材料领域中的新秀，它的出现带来了材料领域中的重大变革。高分子材料与其他的各种材料（如木材、陶瓷、金属、水泥、棉、毛、丝、皮革、纸张等）并驾齐驱，在各种工业部门得到了广泛的应用，这主要是高分子材料本身具有许多的优良特性，例如塑料质地轻盈、加工成型方便，可以制成各种生活用品；工程材料具有较高强度，可以代替金属,由于高分子材料的相对密度为1.0~1.4，是钢铁相对密度的1/8、铝的1/2，这对于要求减轻自重的应用，有特殊的意义。 从我们以前学过的化学知识中可以知道，高分子材料其实是有机化合物, 有机化合物是碳元素的化合物．除碳原子外, 其他元素主要是氢、氧、氮等．碳原子与碳原子之间, 碳原子与其他元素的原子之间, 能形成稳定的结构．碳原子是四价, 每个一价的价键可以和一个氢原子键连接, 所以可形成为数众多的、具有不同结构的有机化合物．有机化合物的总数已接近千万种, 远远超过其他元素的化合物的总和, 而且新的有机化合物还不断地被合成出來．這样, 由於不同的特殊结构的形成, 使有机化合物具有很独特的功能．高分子中可以把某些有机物结构（又称为功能团）替换, 以改变高分子的特性．高分子具有巨大的分子量, 达到至少１万以上, 或几百万至千万以上, 所以, 人们將其称为高分子、大分子或高聚物． 高分子的种类繁多，随着化学合成工业的发展和新聚合反应和方法的出现，种类不断增加，就要进行分类。可以根据来源、性质、用途、结构等不同的角度进行多种分类。依据材料的性能和用途，可以将聚合物分为塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂、功能高分子、离子交换树脂等；按应用功能分类可以分为通用高分子如塑料、纤维、橡胶、涂料、粘合剂等，功能高分子如具有光电磁等物理功能的高分子、高分子药物等，特殊功能高分子如耐热、高强度的聚碳酸酯等，仿生高分子如高分子催化剂、模拟酶等。 高分子材料可以人为合成，那是不是代表着人们可以随心所欲的合成自己需要的材料呢？答案当然是否定的。就目前人类的科学发展水平来看，想随心所欲的合成高分子材料是不可能的。先来看看目前高分子材料的发展现状以及发展前景吧。 随着高分子材料合成与加工的技术进步,塑料在各行业得到广泛、深入的应
无机化学读书笔记 【篇一：无机化学学习心得】 《普通化学》培训总结 本人作为化学专业的一名普通老师，有幸参加了高等学校教师网络 在线培训课程，同济大学吴庆生教授主讲的《普通化学》生动形象，他渊博的知识、严谨的态度、丰富的经验以及独特的教学艺术，给 我留下深刻的印象，使我受益良多。 本门课程的培训视频以在校的普通化学及其相关课程的授课老师为 对象，主要介绍了普通化学的课程定位、课时安排、教学理念、难 重点教学设计、主要的教学方法、示范教学、考核与评价、教学前 沿等内容。通过主讲教师对其多年课程教学经验的分享，经过面对 面交流，为我们指点迷津，提高了我们对本门课程教学能力。 我作为一名老师队伍当中的新人，需要从学生的学习思维模式和立 场迅速切换到老师的授课思维状态，经过本门课程的学习，使我有 了一定的感悟。我初步明白，作为一名老师，要竭尽所能的将知识 传授给学生，但用何种教学方式才能更好地激发学生的学习热情与 潜能，这是我目前以至于以后都要不断思考、总结的问题。经过此 次的培训，给我提供了一些思路，我打算从以下几方面着手： 第一，丰富教学形式。以丰富多样的课堂教学模式，充分结合当代 学生的性格特点，不拘泥于枯燥的理论教学，而要采用富有激情、 生动形象、理论结合实际的教学方式，把理论化学与生活中的化学 结合在一起，使学生能更好地运用到生活的方方面面，做到理论与 实践完美结合。当然，除了课堂教学之外，还要适当增加实践教学，激发学生的学习热情。 第二，充分利用多媒体教学与板书教学相结合的方式。对一些无机 化学当中抽象的内容，要采用动画的方式，具象地展现在学生面前，以便于他们更好地理解。 第三，教学要详略得当，对于重难点问题，要深入解析，以具体的 教学案例深入分析问题，使学生更好地掌握所学内容和解决问题的 方法，同时，要将所学内容完美结合，前后串起来，在学习新知识 的同时，复习旧知识，而且便于更好地理解所学内容。 以上就是我本次学习的心得体会，我非常感谢吴教授的精彩授课， 同时非常荣幸有这次机会可以跟吴教授面对面交流学习，使我我受 益匪浅，希望以后还有更多的交流、学习和提升的机会。
当代无机化学发展前沿 【论文摘要】: 无机化学是化学学科里其它各分支学科的基础学科，在近年来取得较突出的进展，主要表现在固体材料化学、配位化学等方面。未来无机化学的发展特点是各学科交叉纵横相互渗透，用以解决工业生产与人民生活的实际问题。文章就当代无机化学研究的前沿与未来发展趋势做了简要阐述。 当前无机化学的发展趋向主要是新型的无机化合物的合成和应用，以及新的研究领域的开辟和建立。因此21世纪理论与计算方法的运用将大大加强理论和实验更加紧密的结合。同时各学科间的深入发展和学科间的相互渗透，形成许多学科的新的研究领域。例如，生物无机化学就是无机化学与生物学结合的边缘学科；固体无机化学是十分活跃的新兴学科；作为边沿学科的配位化学日益与其它相关学科相互渗透与交叉。 根据国际上最新进展和我国的具体情况,文章就“无机合成与制备化学研究进展”和“我国无机化学最新研究进展”两个方面进行阐述： 一、无机合成与制备化学研究进展 无机合成与制备在固体化学和材料化学研究中占有重要的地位, 是化学和材料科学的基础学科。发展现代无机合成与制备化学, 不断地推出新的合成反应和路线或改进和绿化现有的陈旧合成方法, 不断地创造与开发新的物种, 将为研究材料结构、性能(或功能) 与反应间的关系、揭示新规律与原理提供基础。近年来无机合成与制备化学研究的新进展主要表现为以下几个方面： （一）极端条件合成 在现代合成中愈来愈广泛地应用极端条件下的合成方法与技术来实现通常条件下无法进行的合成, 并在这些极端条件下开拓多种多样的一般条件下无法得到的新化合物、新物相与物态。超临界流体反应之一的超临界水热合成就是无机合成化学的一个重要分支。 （二）软化学合成 与极端条件下的合成化学相对应的是在温和条件下功能无机材料的合成与晶化, 即温和条件下的合成或软化学合成。由于苛刻条件对实验设备的依赖与技术上的不易控制性, 减弱了材料合成的定向程度。而温和条件下的合成化学——即“软化学合成”,正是具有对实验设备要求简单和化学上的易控性和可操作性特点, 因而在无机材料合成化学的研究领域中占有一席之地。 （三）缺陷与价态控制 缺陷与特定价态的控制是固体化学和固体物理重要的研究对象, 也是决定和优化材料性能的主要因素。材料的许多性质如发光、导电、催化等都和缺陷与价态有关。晶体生长行为和材料的反应性与缺陷关系密切, 因此, 缺陷与价态在合成中的控制显然成为重要的科学题。缺陷与特定价态的生成和变化与材料最初生成条件有关, 因此，可通过控制材料生成条件来控制材料中的缺陷和元素的价态。 （四）计算机辅助合成 计算机辅助合成是在对反应机理有了了解的基础上进行的理论模拟过程。国际上一般为建立与完善合成反应与结构的原始数据库, 再在系统研究其合成反应与机理的基础上, 应用神经网络系统并结合基因算法、退火、mon te2carlo 优化计算等建立有关的合成反应数
浅谈我国当前有机化学发展趋势与展望 随着我国社会主义市场经济的快速发展，我国有机化学得到了巨大进步，同时也带动了相关产业的发展。针对有机化学的研究已经引起了世界范围内的广泛关注。有机化学在我国的发展主要是在新中国成立后期，相关科学家投入更多精力去研究有机化学，并取到了非常好的成绩。当前关于有机化学的研究还在不断继续，而且也开始研究有机化学和其他科学之间的关系，促进我国各项事业的快速发展。文章主要对我国当前有机化学的发展现状进行分析，并提出了未来的发展方向，同时也阐述了当前有机化学和其他学科的交互关系，希望能够给相关人士提供一定的借鉴性。 标签：有机化学；发展趋势；现状；特点 化学是人们认识世界的一种重要学科，而有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法学的科学。迄今已知的近1800万种化合物中，绝大多数属于有机化合物。两个多世纪以来，有机化学学科的发展，揭示了构成物质世界的有机化合物分子中原子键合的本质以及有机分子转化的规律，并设计、合成了具有特定性能的有机分子；它又为相关学科（如材料科学、生命科学、环境科学等）的发展提供了理論、技术和材料。有机化学是一系列相关工业的基础，在能源、材料、人才、环境、国防计划的实施中，在为推动科技发展、社会进步，提高人类的生活质量，改善人类的生存环境的努力中，已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的巨大能力。有机化学是一门极具创新性的学科。在对重要的天然产物和生命基础物质的研究中，有机化学取得了丰硕的成果。维生素、抗生素、街体类、生物碱、碳水化合物、肤、核昔等的发现、结构测定和合成，为学科本身的发展增添了丰富的内容，为人类的医药卫生事业提供了有效的武器。高效低毒农药的开发，动植物生长调节剂和昆虫信息物质的研究和开发，为农业的发展提供了重要的手段。 1 我国有机化学的发展现状 有机化学在社会发展中扮演着十分重要的角色，在自身发展的过程中虽然取得了良好的成果，但是仍然存在一些问题，下面就系统地分析一下。 1.1 我国有机化学所取得的良好成果 第一，随着国家经济的快速发展，人们已经认识到有机化学研究的重要性，使得研究有机化学的人才逐渐增多，其中不乏佼佼者，在国际有机化学领域获得了一定的声誉和地位，其中部分学者的研究成果也受到了世界范围的关注，这不仅增强了我国有机化学研究人员的自信心，同时也极大地促进了我国有机化学领域的发展。第二，当前有很多高校和科院院所都开始引进先进的实验设备，并聘请专业的研究人员定期讲座，同时也创新出更多的研究技术和方法，目前来看已经和发达国家相比在工作条件方面相差无几。第三，当前关于有机化学的研究获得了瞩目的成绩，特别是金属有机化学和有机合成化学更受到了世界级专家学者
1.1有机化学的发展与应用D
第一单元有机化学的发展与应用 [学习目标定位] 1.知道有机化学的发展简史及发展现状，能说出有机化学发展史中做出突出贡献的几个科学家及其成就。2.知道有机化学在人类生活和社会经济发展中的作用。3.理解有机物的一般特点及与无机物的联系与区别。 1．有机化学是研究有机化合物的组成、结构、性质、制备方法与应用的科学。有机化学所研究范围包括有机化合物的来源、结构、性质、合成、应用及有关理论和方法等。 (1)下列三种有机物都是重要的化工原料，请说明它们的主要来源：①甲烷：天然气；②乙烯：石油裂解；③苯：煤的干馏。 (2)乙醇是酒类的主要成分。乙醇可由乙烯与水反应进行合成，反应的化学方程式是CH2===CH2 CH3CH2OH，该反应类型是加成反＋H2O――→ 催化剂 △ 应。 2．有下列有机物：①乙酸乙酯、②聚乙烯、③乙醇、④醋酸、⑤甲苯、⑥油脂、⑦淀粉、⑧蛋
(3)德国化学家李比希创立了有机化合物定量分析法和早期的“基团理论”。 (4)1848年～1874年间，关于碳的价键、碳原子的空间结构等理论逐渐趋于完善，之后建立了研究有机化合物的官能团体系，使有机化学成为一门较完整的学科。 3．现代有机化学的发展 (1)关于有机化学结构理论的建立和有机反应机理的研究，使人们对有机反应有了新的掌控能力。 (2)红外光谱(IR)、核磁共振谱(NMR)、质谱(MS)和X射线衍射(XRD)等物理方法的引入，使有机分析达到了微量、高效、准确的程度。 (3)逆推法合成设计思想的诞生，使有机合成路线的设计实现了程序化并进入计算机设计时代，大大提高了新化合物的合成速度。 (4)有机化学还能破译并合成蛋白质，认识并改造遗传分子，第一次从分子水平上揭示生命的奥秘。1965年，我国科学家在实验室中成功利用无机物合成了具有生命活性的蛋白质——结晶牛胰岛素。 4．有机化学的应用 (1)人类衣食住行用到的天然有机化合物有糖类、油脂、蛋白质、石油、天然气、天然橡胶等。(2)合成的有机物也广泛应用于生活中，如合成纤维、塑料、合成橡胶、合成药物等。
有机化学的发展和前景 在人类多姿多彩的生活中,化学可以说是无处不在的。据统计,在工业发达国家的全部生产中,化学过程的工业占高比例,以美国为例占到30%。有机化学是研究有机化合物的来源、制备、结构、性能、应用以及有关理论和方法的学科。自从1828年合成尿素以来，有机化学的发展是日新月异，其发展速度越来越快。近两个世纪来，有机化学学科的发展，揭示了构成物质世界的有机化合物分子中原子链合的本质以及有机分子转化的规律，并设计、合成了具有特定性能的有机分子；它又为相关学科（如材料科学、生命科学、环境科学等）的发展提供了理论、技术和材料。有机化学是一系列相关工业的基础，在能源、信息、材料、人口与健康、环境、国防计划的实施中，在为推动科技发展、社会进步，提高人类的生活质量，改善人类的生存环境的努力中，已经并将继续显示出它的高度开创性和解决重大问题的巨大能力。 此外有机化学还是一门极具创新性的学科。在有机化学的发展中，它的理论和方法也得到了长足的进步。建立在现代物理学（特别是量子力学）和物理化学基础上的物理有机化学，在定量的研究有机化合物的结构、反应性和反应机理等方面所取得的成果，不仅指导着有机合成化学，而且对生命科学的发展也有重大意义。有机合成化学在高选择性反应的研究，特别是不对称催化方法的发展，使得更多具有高生理活性、结构新颖分子的合成成为可能。金属有机化学和元素有机化学，为有机合成化学提供了高选择性的反应试
剂和催化剂，以及各种特殊材料及其加工方法。有机化学以它特有的分离、结构测定、合成等手段，已经成为人类认识自然、改造自然具有非凡能动性和创造力的武器。近年来，计算机技术的引入，使有机化学在结构测定、分子设计和合成设计上如虎添翼，发展得更为迅速。同时，组合化学的发展不仅为有机合成提出了一个新的研究内容，而且也使高通量的自动化合成有机化合物成为现实。 在21世纪，有机化学面临新的发展机遇。一方面，随着有机化学本身的发展及新的分析技术、物理方法以及生物学方法的不断涌现，人类在了解有机化合物的性能、反应以及合成方面将有更新的认识和研究手段；另一方面，材料科学和生命科学的发展，以及人类对于环境和能源的新的要求，都给有机化学提出新的课题和挑战。有机化学将在物理有机化学，有机合成化学，天然产物化学，金属有机化学，化学生物学，有机分析和计算化学，农药化学，药物化学，有机材料化学等各个方面得到发展。 一、物理有机化学 物理有机化学是用物理化学的方法研究有机化学问题的科学，是一门指导有机化学其他学科发展的学科。它研究有机化合物的结构和性能、有机化学反应如何发生和为什么发生，从中找出规律，指导设计、合成新的物种，预见和发现新的有机化学现象。如有机化合物的结构与性能的关系，现代光谱、波谱和显微技术的发展为表征分子结构提供了基础。它对原有的各种反应机理和活泼中间体（协同反应、自由基反应、离子型反应、卡宾反应、激发态反应、
化学前沿报告 化学前沿这门课让我领略了化学的力量与魅力，学到了一些新的知识，这是课本和课堂上所学不到的，使我对化学有了全新的了解，加深了我学习化学的兴趣。下面介绍一下我对一些化学前沿的现状以及我的理解： 一、量子化学 它是现代化学科学的理论基础。近30多年来，量子化学的发展呈现出一个很有希望的趋势。这就是量子力学和化学实践的进一步结合。这种结合反映在量子化学的基础研究中具有下列特点，即为解决复杂的化学反应理论问题，而运用的都是简单的模型，尽量不依赖那些高深的数学运算。它们均以简单分子轨道理论为基础，力求提出新概念、新思想和新方法，使之能在更加广泛的范围中普遍适用。例如，“前线轨道”、“等瓣类似”等概念的提出已经显示出重大的意义。多粒子体系问题的处理方法也在不断深入探索。其中密度矩阵理论、多级微扰理论以及运用格林函数方法的传播子理论等则是当前精确求解多粒子体系薛定谔方程的几条值得重视的途径。 量子力学和化学的结合，不仅在化学键理论、多体理论、计算方法的理论等量子化学基础研究方面不断取得进展，而且在量子化学的应用研究方面，即在把量子化学的理论与化学实际中的一些重大应用课题相结合方面展现出广阔的发展前景。这主要突出表现在合成具有指定性能的超导体、染料及其它色料、炸药、催化剂、药物等分子及新材料提供依据上；在光谱、波谱、能谱等各种谱图的解析以及其它精密测定实验的结果分析上；在对化学反应微观机理的研究及反应线路预测上等等。 二、化学反应动力学 这是一门在诸种因素的具体作用下研究化学反应速率的化学学科。这些因素主要有分子的状态、浓度、压力、介质、表面、空间取向、电磁场等。化学动力学研究的重点是基元反应，因为它是代表真正发生的化学反应的动力学过程的。目前，化学动力学的发展已进入微观层次，分子反应动力学的研究有着远大前景。具体而言，化学动力学大体有以下几个发展方向：（1）量子化学的理论计算将在微观反应动力学研究中承担更重要的角色。随着超大型计算机的发展，量子化学的理论计算可望得到精确结果，进而了解很多简单反应体系的性质。 （2）多原子自由基化学性质的深入研究。这方面的研究包括多原子自由基的能量、光谱、反应性和光化学。 （3）激光在促进化学反应方面将得到更有效的利用。激光技术最近较显著的进步是真空紫外激光的发展。利用激光有选择地打断分子内某个化学键，这个前景很有吸引力。有朝一日，也许可通过电子跃迁的途径来实现“分子裁剪”的科学幻想。此外，把激光和分子束技术相结合，有可能进行非常精细的工作，例如能研究原子轨道和分子空间定向的反应等。三、合成化学与催化科学 化学合成是化学研究的基本实验方法。从1828年德国化学家维勒以无机物合成出简单有机物尿素到当代合成维生素B12、红霉素等复杂化合物，化学合成有了一个极大的飞跃，业已形成一门系统化和应用性相当强的合成化学学科。如今，化学合成正在向“分子设计”这个战略目标进军。所谓“分子设计”，即是按预定性能要求设计新型分子，并按科学理论计算得出的合成路线，运用各种手段与技巧把它合成出来，如同造房设计、服装设计那样。这样，分子设计可以从根本上改变化学中传统的“配方炒菜”式的落后方法，从而为材料科学等开辟出众多新的方向（诸如高分子设计、药物设计、催化剂设计及合金设计等）。 要实现化学合成的重大突破其关键在于设计新反应途径，有效控制化学反应性能。如今，在下列诸方面颇引人关注：一是实施无机和有机的交叉，即将研究新无机物的方法应用于有