下载文档原格式
数学在化学研究中的应用摘要：文章从数学的发展和发展中的数学对化学界的影响，提出了数学在化学领域的重要性，数学与化学不可分割，化学中有些知识的产生是在数学公式推导的基础上研发的，数学已经广泛的应用在化学上。
数学不仅推动了化学的发展，而且让化学的研究走向另一个巅峰。
关键字：数学化学应用化学是一门很广泛的科学，按研究范围来分，包含无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、生物化学。
这些科目都会用到数学。
长期以来，人们一直以为只有在化学计算中要用到有关数学的知识，例如：一些算术、初等代数、求导、微分。
其它数学反方面的知识在化学领域中基本用不到。
其实不然，随着时代的进步，数学方法已深入到纯化学领域之中，数学不仅在语言上还在技术上应用于化学中，并在很多方面已有了令人意想不到的应用。
化学的新发现和重要成果分析都离不开数学，数学的发展和深入的研究将在化学研究中占有重要的地位，数学是研究化学的一个工具，是研究化学的一个动力，所以数学广泛应用于化学领域。
1.数学在无机化学中的应用。
【1】无机化学是在原子和分子层次上研究无机物研究元素、单质和无机化合物的来组成、性质、结构和反应的科学。
它是化学中最古老的分支学科。
当前，无机化学正处在蓬勃发展的新时期，许多边缘领域迅速崛起，研究范围不断扩大。
在无机化学领域拓展时数学是必不可找的关键学科。
在无机化学计算中不仅要用到代数计算还会用到一些公式的推导，例如利用数学中“鸡兔同笼”一类问题的求解公式:n1=m-nM2M1-M2,n=n1+n2,解化学中的“两元体系混合物的计算”问题,听起来好象是牛马不相及,但却是客观存在,用起来非常简便,实际上是内在因素所致。
2.数学在有机化学中的应用【2】有机化学是与人们生活密切相关，有机化学是研究有机物的组成、结构、性质及其变化规律的科学。
有机化合物在组成上都含有碳元素，此外，不同的物质还含有很多不同的元素，因此化学式也截然不同，因此引进了数学，数学知识里我们学过的数学代数，排列组合等就派上了用场。
数学和化学的联系数学与化学的关系由来已久。
事实上，现代化学的一个新特点是拉瓦锡引入了算术关系。
甚至可以说，柏拉图的《提摩太》中最古老的分子理论是化学的几何理论。
不仅是化学，数学也得益于这种关系，图论的发展可以承认，图论是一种植根于化学问题的数学理论。
这种协同作用的其他重要结果与对称性有关，例如四面体碳的概念、某些配位化合物的八面体对称性、苯的六边形性质或光谱解释，以及从矿物学中发展出的对称数学理论，另一方面。
最近数学与化学相互作用的成功例子包括对富勒烯的理解，药物的合理设计，以及化学物质的毒理学和环境影响的估计。
然而，化学和数学在方法论上几乎没有什么不同：这里是严格的实验科学，那里是纯粹的先验方法。
这种差异也许是造成数学在化学中所起的作用相对较小的原因。
虽然这种方法论上的紧张关系从几个世纪以来一直影响着数学物理，但数学化学领域直到20世纪70年代才慢慢兴起。
最近，它建立了自己的国际学院和国际数学化学学会以及两种专业期刊，匹配通讯数学和计算机化学和数学化学杂志。
数学化学发展的滞后表明，数学与化学之间存在着相当大的障碍，哲学分析可能有助于理解并最终克服这些障碍。
因为HYLE是一本国际性的化学哲学期刊，它是提出关于数学和化学的关系以及当今数学化学性质的哲学和历史问题的理想场所。
我们特别欢迎以下非排他性列表中的一个或多个主题的论文：数学化学的哲学基础•数学化学是一个独特的领域，可以清楚地定义和区别于其他已建立和相关的领域，如物理化学、量子化学，数学物理呢？•数学化学是否有特定的方法论和认识论，将其与主流化学和数学以及数学物理区分开来？•数学化学产生先验知识还是后验知识？它是一门与实验化学相对立的理论科学吗？会有实验性的数学化学吗？数学化学是否需要关于世界的（数学）构成或数学实体的真实性的具体存在论或形而上学的假设或立场？•是否有特别适合数学化学的数学分支？如果是这样的话，这能告诉我们一些关于一般化学，特别是数学化学的东西吗？•数学化学是否必然要求或实际上在数学和化学之间建立新的关系，而不仅仅是将数学作为化学的工具？•数学化学与化学哲学和数学哲学之间是否存在特殊联系？数学/化学关系史和数学化学•化学/数学关系史是否提供了任何线索，说明是什么促进和阻碍了它的合作发展？•为什么数学化学比数学物理出现得晚？•今天的数学化学是如何产生的？哪些社会文化和认知因素有利于它的发展，决定了它目前的形态和研究重点？主流化学和主流数学如何看待这一发展？•数学化学在不同的历史条件下会有不同的发展吗？数学化学还有其他定义、其他主要领域，甚至还有其他方法论和认识论吗？•数学化学的发展是否对化学和数学的其他分支产生了影响，甚至更进一步？。
数学中的数学与化学的交叉在数学和化学领域中，数学和化学之间存在着密切的联系和交叉。
数学提供了一种精确的语言和工具来描述和解决化学问题，同时，化学也为数学提供了许多实际应用和丰富的实例。
本文将探讨数学与化学的交叉，以及它们在实际应用中的作用和重要性。
一、化学中的数学应用1. 化学计量学在化学计量学中，数学起着重要的作用。
通过数学方法，可以计算化学反应中物质的摩尔比例、摩尔质量、摩尔体积等。
例如，化学反应方程式可以用化学符号和数学表达式表示，从而计算反应物和生成物的摩尔比例。
此外，通过数学计算可以确定化学反应的产物量，为实际生产和实验提供指导依据。
2. 热力学和动力学热力学和动力学是研究化学反应中能量变化和反应速率的重要分支。
数学方法可以用来计算反应的热力学参数，如熵变、焓变等。
此外，通过建立数学模型，可以描述和预测化学反应的速率常数，从而对反应机理进行研究和优化。
3. 分析化学在分析化学中，数学方法被广泛应用于数据处理和结果分析。
例如，通过数学统计方法，可以对实验数据进行平均值、标准差等统计处理，从而得出准确和可靠的结果。
此外，数学方法还可以用来处理实验数据中的误差，如随机误差和系统误差，提高实验结果的精确度和可信度。
二、数学在化学模型和计算中的应用1. 分子结构与量子力学在化学中，分子结构的研究是至关重要的。
数学方法如图论、线性代数和微积分等被用来描述和分析分子的几何结构、键长、键角等性质，从而揭示了分子在化学反应中的行为和性质。
此外，量子力学中的数学方程和方法也为化学提供了重要的计算工具，比如薛定谔方程和分子轨道理论等。
2. 分子模拟和计算化学随着计算机技术的发展，分子模拟和计算化学成为了研究和设计新材料的重要手段。
在分子模拟中，数学方法如分子动力学和蒙特卡洛方法被广泛应用于模拟分子的运动和相互作用。
此外，通过数值计算和数学优化方法，可以预测和优化分子的性质和反应行为，加快新材料的研发过程。
三、数学与化学的未来发展方向1. 多学科交叉研究随着科学技术的不断发展，数学与化学之间的交叉将越来越密切。
数学在化学中的应用化学作为一门基础学科，在实际应用中与量、质、能、结构等有着密切关系，而数学则是各学科之间共通的语言。
因此，数学在化学中的应用也日趋广泛。
本文将从化学中几个具体的应用入手，阐述数学在化学中的重要性。
一、化学反应速率化学反应速率是化学反应中特别重要的参数之一。
一般情况下，它可以通过实验方法来确定。
但是，在某种情况下，实验数据不够准确或者难以获得，就需要引入数学方法来解决这个问题。
例如，通过微积分理论，可以推导出一些反应动力学方程式，从而得到化学反应速率的数学表达式，推导这个数学方程的推导过程中离不开微积分的辅助。
同样，利用衰变定律和指数函数的数学关系，可计算放射性物质在不同时间内的剩余量，具体包括自发核转变和放射性衰变等过程。
二、化合物浓度化学反应中，化合物的浓度也是极为重要的参数之一。
而在分析中化合物浓度的测量可通过吸光度法、电位滴定法来实现，在计算中也需要使用到一些数学方法。
比如根据比色定律，可以通过计算吸光度和物质浓度的线性关系来求出浓度；在电位滴定法中，从曲线分析中，可以估算需要消耗的滴定溶液酸度，而这个滴定量则可以利用中和反应的定量计算公式来计算。
三、化学平衡常数化学平衡常数是化学反应达到平衡状态时反应物和产物的浓度之比的定值。
化学平衡常数的值越大，反应偏向产物；而平衡常数值越小则反应越偏向反应物。
化学平衡常数可通过理论分析和实验来确定。
在反应的一定实验条件下，平衡常数是一定的。
根据热力学第一定律和热力学公式，可以推导出化学平衡常数的数学公式。
这个公式表征了化学反应的变化过程，以及反应物与产物之间的比例关系。
在实际应用中，可通过测量反应物和产物的浓度（或者压力）来计算出平衡常数。
四、物质传递物质在物理空间中的传递也是化学中一个重要的问题。
例如，溶液中物质的扩散、催化反应中物质的传递、气体混合物中物质的扩散等，在这些例子中涉及到了物质传递及其速度的问题。
在物质传递问题的计算中，数学公式起到了重要的作用。
数学在化学中的应用化学作为一门自然科学，研究物质的性质、组成和变化规律。
它与数学密不可分，数学在化学研究中起着重要的作用。
本文将从化学方程式、物质计量、化学平衡、物质浓度等多个角度探讨数学在化学中的应用。
一、化学方程式的数学表示化学方程式是揭示物质变化过程的表达方式，数学可以提供对这些变化过程的形式化描述。
在化学方程式中，每个物质都有对应的化学式，化学式表示了元素的种类和数量。
通过化学式，我们可以计算出反应物和生成物的物质的质量比。
例如，氮气和氢气反应生成氨气的方程式可以用化学式表示为：N₂ + 3H₂ → 2NH₃根据这个方程式，我们可以知道氮气和氢气的摩尔比例为1:3，生成的氨气的摩尔比例为2:1。
通过数学计算，我们可以进一步确定反应物的质量与生成物的质量的比例关系。
二、物质计量和摩尔计算在化学中，我们经常需要对物质进行计量。
数学提供了计算物质质量、物质摩尔数量以及反应物质量和生成物质量的工具。
以化学方程式中的氮气和氢气反应生成氨气为例，假设我们有100克氮气和300克氢气，想要计算生成的氨气的质量。
根据化学方程式的摩尔比例，我们可以确定氮气的摩尔数为100/28 = 3.57摩尔，氢气的摩尔数为300/2 = 150摩尔。
根据生成物的摩尔比例，我们知道氨气的摩尔数应该是氮气的1/2，即3.57/2 = 1.79摩尔。
通过摩尔质量的计算，我们可以进一步确定生成的氨气的质量，假设氨气的摩尔质量为17克/摩尔，则生成的氨气质量为1.79 × 17 = 30.43克。
通过这样的计算，我们可以准确地得到反应过程中物质质量的变化情况。
三、化学平衡的数学表达化学反应通常不是单向进行的，而是在反应物和生成物之间达到一种平衡状态。
化学平衡可以用数学表达式来描述。
平衡常数K是衡量平衡状态的一个重要指标，它可以通过数学计算来确定。
以一种典型的化学平衡反应A + B ⇌ C + D为例，平衡常数K定义为生成物C和D的活度乘积除以反应物A和B的活度乘积。
数学在化学中的应用在化学学科中，我们经常使用各种数学工具和技巧来描述和解决各种化学现象和问题。
尽管数学和化学是两个不同的学科，但它们之间存在着紧密的联系和相互依赖。
数学不仅为化学提供了理论基础，还赋予了化学实验和计算分析以强大的力量。
一、化学中的计算分析化学实验通常使用各种仪器设备来进行定量和定性的分析。
这些仪器设备会产生大量的数据，需要通过数学的方法进行处理和分析。
例如，我们常常使用统计学中的均值、标准差和相关系数等指标来描述和分析实验数据。
此外，还有各种图表和曲线图用于可视化数据的变化和趋势。
化学实验中还涉及到浓度、摩尔、百分比、摩尔比等概念，这些都是数学的概念。
例如，在溶液的配制和稀释过程中，我们需要计算出所需溶质的摩尔质量和摩尔比。
数学提供了计算浓度和摩尔质量的工具和方法，使实验过程更加准确和可靠。
二、化学反应的数学模型化学反应是化学中的核心概念之一。
数学对于理解和描述化学反应非常重要。
通过数学，我们可以建立化学反应的动力学模型，并计算出反应速率、平衡常数和反应热等相关参数。
这些模型可以用于预测反应的进程和结果，指导实验的设计和操作。
化学反应中的平衡常数是一个非常重要的概念。
它描述了反应物和生成物之间的平衡状态。
数学提供了解决平衡常数的方法，在反应的温度、压力和浓度等条件变化时，能够预测出平衡常数的变化。
这对于理解和控制化学反应的平衡性质非常有帮助。
三、化学领域中的微积分微积分是数学中的一个重要分支，也是化学中的一个重要工具。
在化学动力学、热力学和量子力学等领域，微积分的概念和方法被广泛应用。
在化学动力学中，微积分被用来描述反应速率的变化和趋势。
通过微积分的方法，我们可以计算出反应速率的变化率和反应物和生成物浓度的关系。
这有助于我们理解和预测反应速率的变化规律。
在热力学中，微积分被用来描述能量的变化和传递。
例如，在理想气体的状态方程中，微积分可以帮助我们计算出压力、体积和温度之间的关系。
数学在化学领域的应用数学和化学是两门独立的学科，分别探究着数量和物质的本质及其相互关系。
然而，这两门学科在实际应用中却有着紧密的联系，数学的工具和方法在化学研究和实验中起着重要的作用。
本文将介绍数学在化学领域的几个常见应用。
一、物质的计量和计算在化学实验和研究中，物质的计量是非常重要的一环。
通过精确的计算和测量，我们能够准确地确定化学反应中所需的物质量，控制实验条件，提高实验的成功率。
1. 摩尔计算摩尔（mol）是化学中常用的计量单位，表示物质的量。
而摩尔质量即为物质的相对分子质量，用克/摩尔（g/mol）表示。
通过一些数学公式和化学方程式，我们可以将物质的质量和摩尔数进行转换，实现定量计算。
2. 反应物的计算化学反应中，我们需要根据给定的反应方程式和反应物的质量，计算出所需的摩尔数，并进一步计算其他与反应相关的物质的质量和浓度。
这些计算都需要借助数学的运算和方程式的应用。
3. 反应的理论产量在化学反应中，理论产量指的是根据化学计算得到的反应所能得到的最大产量。
通过数学计算，我们可以评估实际反应和理论反应之间的差异，对实验结果进行分析和修正。
二、浓度和比例的计算浓度和比例是化学中一些关键概念，它们在实验和实际应用中扮演着重要的角色。
数学的方法能够帮助我们计算和调整溶液的浓度，确定反应物的比例，从而控制反应过程。
1. 溶液的浓度计算化学实验中经常需要调整溶液的浓度，以满足实验需求。
浓度的计算包括溶质的质量、溶液的质量或体积的计算，其中包括了比例和百分比的计算。
通过准确的数学计算，我们可以精确地配制所需浓度的溶液。
2. 反应物的比例计算针对一些需要按照一定的比例使用反应物的化学反应，数学工具可以帮助我们计算并实现精确的比例配制。
比例的计算可能涉及到摩尔比例、质量比例或体积比例的计算，并根据实际需求进行适当调整。
三、数据分析和模型建立数学在化学领域的应用还体现在数据分析和模型建立方面。
通过对实验数据的处理和建模，我们可以从中寻找规律和趋势，预测和解释化学现象。
数学中的数学与化学学数学和化学是两门看似毫不相关的学科，但它们之间却存在着紧密的联系。
在数学中，我们可以运用各种数学方法和技巧来解决化学问题，在化学中，数学也是不可或缺的工具。
本文将探讨数学在化学领域中的应用，以及化学对数学的影响。
一、数学在化学中的应用1. 数据分析与统计在化学实验中，我们经常需要处理大量的数据。
而数学提供了一系列的统计方法，帮助我们分析和理解这些数据。
例如，我们可以利用统计学知识来计算样本的平均值、标准差等指标，从而评估实验结果的可靠性，并进行结果的比较和验证。
2. 方程式和化学计算化学反应通常可以用方程式来表示。
数学提供了一种精确的工具，帮助化学家们理解和预测各种反应。
通过对方程式的运算和求解，我们可以确定反应的物质比例、反应的速率，以及产物的生成量。
这些计算为我们设计和优化化学反应提供了重要的指导。
3. 空间几何和分子结构化学研究中，我们经常需要探讨分子的几何结构和空间排布。
而数学的几何学提供了一套客观、精确的描述方法，帮助我们理解分子的形状、键角和键长等特征。
通过数学模型和计算方法，我们可以预测化合物的性质和行为，为新材料的设计和合成提供了理论基础。
二、化学对数学的影响1. 线性代数和行列式化学反应往往涉及多个物质的相对比例和反应速率。
而线性代数和行列式提供了解决这类问题的数学工具。
通过矩阵运算和行列式的计算，我们可以建立物质平衡方程，解决化学反应中的浓度和速率的关系。
2. 微积分和反应动力学反应动力学是研究化学反应速率和反应机制的一个分支。
而微积分为反应动力学提供了强大的数学工具。
微积分的概念和方法，如导数和积分，可以帮助我们定量描述反应速率的变化规律，预测反应的路径和产物的生成量。
3. 概率与统计在化学实验中，往往存在很多不确定性和随机因素，如误差和随机误差。
概率和统计提供了一种数学框架，帮助我们量化和理解这些不确定性。
通过概率模型和统计分析，我们可以评估实验数据的可靠性，并进行假设检验和信度分析。
化学与数学的关系与应用化学与数学是两门互相关联和互相渗透的学科。
数学提供了化学研究所需的分析、计算和建模工具，而化学则为数学提供了具体的应用场景和实践的验证。
本文将探讨化学与数学之间的密切联系以及它们在实际应用中的相互作用。
一、统计学在化学中的应用统计学作为数学的一门分支，广泛应用于化学领域。
在化学实验中，通过收集大量实验数据并进行统计分析，可以得出样本的平均值、标准差等重要参数，从而推断总体的性质。
此外，统计学还可以用于确定实验结果的置信度和显著性检验，为化学实验的可靠性和准确性提供了科学的依据。
二、线性代数在化学中的应用线性代数是数学中的一个重要分支，它在化学中有广泛的应用。
化学中的分子结构和化学反应可以通过线性代数的矩阵运算进行描述和计算。
线性方程组的求解方法可以帮助化学家推导反应机理和预测反应产物。
此外，量子力学中的波函数也可以通过线性代数的向量空间进行描述和计算，从而揭示分子结构和性质的奥秘。
三、微积分在化学中的应用微积分是数学的基础理论之一，也是化学中常用的工具。
化学反应速率的计算、反应动力学、溶解度、酸碱平衡等化学现象都可以通过微积分的方法进行描述和分析。
例如，通过对反应速率与反应物浓度的关系进行微分，可以得到反应速率方程，并进一步推导出反应机理。
微积分的应用使得化学研究更加深入和精确。
四、数据分析和建模在化学中的应用化学实验和研究过程中会产生大量的数据，这些数据需要经过分析和建模才能获得有价值的信息和结论。
数学中的数据分析方法如回归分析、主成分分析、聚类分析等可以应用于化学数据的处理和解释。
通过建立数学模型，可以预测和优化化学反应的条件和结果，加快新材料的研发进程。
数据分析和建模的应用使得化学研究更加科学和高效。
五、几何学在化学中的应用几何学不仅是数学的一门学科，也是化学中不可或缺的工具。
在分子结构的研究中，几何学的原理和方法被广泛应用。
通过分子几何和键角的计算，可以预测和解释分子的稳定性、活性和性质。
数学与化学的结合研究数学和化学作为两门独立的学科，各自都有其独特的特点和应用领域。
然而，在实际研究和应用中，数学和化学的结合可以带来更多的创新和发展。
本文将探讨数学与化学的结合研究，并介绍一些相关的应用领域。
一、数学在化学中的应用数学可以为化学提供精确和定量的工具和方法。
首先，数学在化学计量学中具有重要的地位。
化学方程式中的原子比例和反应物质量的计算都需要数学知识。
此外，化学动力学和平衡等相关领域的计算也需要数学的支持。
例如，利用微积分的方法可以研究化学反应速率和反应机制。
二、化学在数学中的应用化学可以为数学提供实际的应用背景和问题。
化学反应和物质的性质可以转化为数学模型和方程。
例如，利用化学反应速率的研究可以建立微分方程模型，从而解决数学领域中的微分方程问题。
此外，化学在统计学中也有广泛的应用，例如分析化学中的样本测量和数据处理，需要运用统计学的知识和方法。
三、数学和化学的交叉研究数学和化学的交叉研究有助于提高两个学科的发展水平和应用能力。
通过数学模型的建立和计算方法的研究，可以预测和优化化学反应的过程和结果。
例如，利用数学模型可以预测药物在体内的代谢过程和药效的变化，为药物研究和合成提供理论基础和指导。
另外，数学和化学的结合还有助于解决现实生活中的问题。
例如，利用数学和化学的知识可以研究和改善环境污染问题。
通过建立化学反应和扩散模型，可以预测和控制有害物质在大气和水域中的传输和转化过程，为环境保护提供科学依据和技术支持。
四、数学与化学的教学与学习数学与化学的结合不仅在科学研究中有重要作用，也在教学和学习中有着积极的意义。
将数学和化学的知识相互融合，有助于增强学生的综合素质和跨学科的思维能力。
例如，在教学中可以通过具体的化学实例引入数学知识，培养学生的抽象思维和逻辑推理能力。
此外，数学与化学的结合还可以拓宽学科的研究领域和应用范围。
通过交叉学科的学习和研究，可以培养出更多具有创新精神和实践能力的科学研究人才，为学科发展和社会进步做出更大的贡献。
从初中我们就开始学习数学与化学，我们只是一味的对应付并没有深入的去了解它们之间的关系。
化学应用需要更多数学化学是一门很广泛的科学，如果以研究的范围来分，它包含了有机化学、无机化学、生物化学、物理化学及分析化学等。
如再加上工程上的应用，化学工程又是很广泛的领域。
以上这些科目或多或少都会应用到一些数学；所以当您问一个化学家，数学在化学上到底有些什麼用，您可能会得到许多全然不同的答覆——几乎全视个人经验而定。
在这种状况下，笔者的看法自然也免不了受个人观点影响而有所偏好。
但科学月刊之宗旨既在於科学生根的工作上，本文重点亦将放在数学与化学教育的关联。
尤其现在大专的化学教育方针，似乎著重在培养化学之通才，则谈论此题目，我们也将尽量寻求大家都认为是现代化学领域中所共同需要的数学。
化学一直是一门实验学，而在可见的将来，它也仍会以实验为中心，那数学又怎麼和它拉上关系的呢？这问题要从两方面来讲。
一方面，现代化学渐渐朝微观的方向探讨物质的组成、构造及反应，也就是从原子的观点来研究，所以受近代物理学很大的影响（无论是理论或实验上），其中主要是量子力学与统计力学的应用，它所采取的语言遂也有数学化的倾向。
另一方面，化学在实际上的应用，现在也越来越需要更严格定量的知识，举凡分析化学乃至化工计算，我们都需要更多更精确的化学计算工作，这就涉及到更多的应用数学。
所以数学在化学的应用大致可分为两个层次，其一是语言上的，其二是技术上的。
前者是以数学化的语言来讨论化学上的问题，侧重观念性，后者则是以数学的技术来做更复杂的计算工作。
本文将分别举例讨论，然后综结它们在化学教育上的问题。
当然以上的分类并不是很严格的，很多东西（譬如统计）在两个层次上都有运用，数学的应用本身是活的，它的分类在本文仅是为了讨论方便。
至於学好了数学是否就可成为一个好的化学家呢？我的看法是否定的。
无论在数学语言或数学技术上来说，它在化学上到底只是一种工具而已，而不能取代化学本身。
这就好比一个会说十国语言的人并不一定就是个语言学家，一个吹玻璃高手也并非一定是个好的化学实验者一样。
而反过来说，一个很有能力的化学工作者，他的数学能力可能并不好。
重要的是化学知识的全盘了解与运用，数学应只是辅助工具之一。
但有一点是不可否认的，当一个化学工作者的数学能力越强时，他所能处理的问题也越多。
在力求科际整合的将来，数学无疑将是一项更重要的利器。
化学语言的数学化化学上一个很重要的问题是讨论化学键的形成与分子构造间的关系，自十九世纪末以来，人们就开始讨论原子之间结键的问题。
在开始时人们只是画出分子的构造图；例如氯化汞的构造为 Cl-Hg-Cl，汞与氯之间的化学键只用一条线来代表，对於化学键的构造与原子中电子的组态全然不清楚；氯化汞真正的立体形状也不清楚。
而类似的二价的钡（Ba）所形成的氯化物，显然在化性和物性上与氯化汞有很大的不同，但为什麼不同则不很清楚，化学家尚缺乏一套完整的理论来了解它。
及至1925年后，由於量子力学的发展，它在化学上有著神速的应用。
现在连高中化学教科书裏都有关於轨域、混成轨域及原子构造的介绍了。
拿上面的例子来说，汞与钡原子都有6s2的最外层电子组态，所不同之处是汞原子最低的空轨域是6p，当与氯原子形成氯化汞分子时，汞所用的混成轨域是sp，氯化汞的结构乃为线性的。
而钡的最低的空轨域是5d，当与氯原子形成氯化钡分子时，钡所用的混成轨域中，也混入了相当部分的d轨域，所以氯化钡是非线性的结构，两个 Ba-Cl 键之间的夹角小於180°（注一）。
像这样的例子，在现代化学中的应用可说是家常便饭。
要了解这些，我们就必须知道
轨域的数学代表式，其对称性质等等。
这在数学上就牵涉到线性代数，偏微分方程与群论的应用。
值得注意的是在以上的例子里，数学通常并不是拿来作为计算的工具（注二），反而当作是一种定性的讨论方式，这是非常重要的一点。
又如自从1930年代以来，高分子化学有长足的发展，新的聚合体不断发明出来，已成为我们日常生活中重要的一环。
这些高分子在溶液中有一共同的特性，亦即原子与原子在空间连续排列的形式可能很多，即使其分子量与化学结构完全相同也不例外。
如图一中即显示出聚乙烯分子中六个碳部分的两种不同的构形（comformation）；对整个高分子来讲，其不同构形的数目更可达到天文数字之多，此时我们就不得不以统计的方法来表达它的形状或大小。
譬如说，常常用来讨论高分子性质的一个量是高分子两端距离r的平方之平均值——，它常常是与分子量成正比的。
很多高分子物质的特性，如弹性、扩散系数、散光系数等都与的值有密切关系，於是实验者为了解释他的结果，就必须用统计的语言来表达高分子的物性及化性。
而更详细的由分子基本化学结构来计算高分子的，就涉及更多的统计学了。
前几年诺贝尔奖化学奖得主 P.J.Flory 得奖原因之一，即在於他对高分子统计方面的贡献。
化学计算的数学技术前面的例子说明了许多化学上的重要问题，已发展到利用数学语言的方式来表达，所强调的主要是观念的建立。
但另一方面，传统的化学在研究及应用时都要涉及到计算工作，这些计算虽随问题的复杂程度而应用到不同层次的数学，但基本上而言，数学在此只是帮助我们解决问题的工具，与化学问题的本身并无太大的关联。
举个例子说，如果我们要知道以下反应的速率，不能简单地以他们的收入来衡量是否富有，做研究不同于普通上班赚钱的白领。
你可能没有学到很深的化学吧~其实化学的领域很广。
单从基础化学就有无机化学，有机化学，分析化学，物理化学这四门。
后三者都是很难的学科（也许中学里会学到一些有机化学的东西，不过你看完大学里的有机化学书就知道有机是多么难）。
没有一定的理科基础是不能轻易理解的。
而更细分的话就更多类别可以研究了。
象我本人是学药学的，除了上述四门课程以外，还需要学习药物化学，生物化学，生物有机化学，天然药物化学。
而其他专业也有很多更细的化学课程需要学习。
至于你问化学家是研究什么的，象我上述提及的学科里面已经有很多可以研究的了。
目前来讲，化学家的研究早已不是凭一己之力来完成，通常是一个庞大的团队来进行他们的课题研究。
研究的结果已经不是象我们做实验完毕以后提交的实验报告这么简单，而是以论文的形式发表到化学领域的杂志上。
而关于数学水平，你认为什么程度才是适合呢？你是否有看过高等数学的书？单从基础化学中的物理化学来讲，没有一定的高数知识，是根本看不明白的。
如果只是单纯应付中学水平的化学考试，顶多初中水平，计算认真，一般来讲已经没有问题了。
数学与化学的“亲密” 关系向氯化铝溶液中逐滴加入氢氧化钠溶液至过量，则随着氢氧化钠所加入的量，会发生如下化学反应
AlCl3+3NaOH=Al(OH)3↓+3NaCl
Al(OH)3+NaOH=NaAlO2+2H2O
再加上物质间平衡的关系，我们就可以计算反应速率。
这个数学问题很简单，但实际世界里的反应往往难得多。
如果以上反应受温度影响，则我们需要考虑反应热传导的问题，再如物质本身扩散也影响温度。
如果反应机构变得更复杂，写出来的方程式常常会是非线性的，
那反应速率的求解就会变成很难的数学问题，得处理多变量的非线性偏微分方程式。
这些问题常常是化学工程师所要面临的，无怪近年来化工课程中数学内容正逐渐加深。
化学中的数学教育前面大致提到了化学上的数学问题的几种例子，以及它们的特性。
即使从这几个少数例子中，我们也可看到数学在化学的应用很广泛，举凡微分方程、线性代数、向量分析、群论、统计学都用得上。
那么化学的学生是否都得去学它们呢？又由谁来教呢？我想这一定也是随人的经验而并无定论。
国内与化学系相关的有应用化学系，农化系等，在大学课程标准中，实在不易订出一套「化学数学」的特别课程而符合共同的需要。
现在教育部所规定，化学系的学生必须修习「化学数学」课程的方案，刚开始实施，这也许是一个好机会，我们不妨讨论此项课程的必要性及内容。
首先是谁来教的问题，是数学系的先生呢或化学系的先生？再者是内容范围多寡的问题。
现在其它科系用到数学者，普遍都有各科系自己的师资来教数学，如电机、化工等莫不如此，反把专业数学家置于一边；「化学数学」的课程似乎也顺此潮流。
但就化学来说，大部分的化学家至多只能算是个业余数学家，这样能达成数学教育多方面的目的吗？又前面提到数学的应用在化学上很多是属于观念性、语言性的。
当我们学语言时，本就不会太计较它的应用范围，因此数学的讲授似乎也不必太过计较它需要应用到什么东西上吧！
至于化学数学所应有的内容，我认为至少应包括微分方程、向量分析及一些线性代数的观念，至于更进一步的东西就要看各门的需要而定了。
例如应用化学方面的应多一点数值分析的东西及加强偏微分方程，而物理化学或无机化学方面，群论倒是颇为重要的工具。
了解之后发现数学与化学的关系是紧紧相连的，两者一起学习会让我们学到更多的东西，学起来也会更有趣更加容易。
