化学家想知道什么
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小小化学家学习化学反应和实验的基本知识化学是一门研究物质的科学,而化学反应和实验则是小小化学家学习化学知识的基石。
通过学习化学反应和实验的基本知识,小小化学家们能够理解和掌握物质之间的相互作用和变化过程,从而为更深入地探索化学领域打下坚实的基础。
本文将带领读者了解化学反应和实验的基本知识,帮助小小化学家们在化学学习的道路上迈出坚实的一步。
一、化学反应的基本概念化学反应是指物质之间发生化学变化的过程。
在化学反应中,参与反应的物质称为反应物,而通过反应形成的新物质称为生成物。
化学反应可以通过化学方程式来表示,其中反应物在方程式的左侧,生成物在方程式的右侧,通过箭头表示反应的方向。
化学反应可以分为多种类型,其中最基本的类型包括:酸碱中和反应、氧化还原反应和置换反应。
酸碱中和反应发生在酸和碱反应时,产生盐和水;氧化还原反应发生在物质失去或获得电子的过程中;置换反应发生在不同原子之间交换位置的情况下。
二、化学实验的基本原则化学实验是通过实际操作来验证和观察化学理论的实证研究方法。
小小化学家在进行化学实验时需要遵循以下基本原则:1. 实验前的准备:小小化学家需要提前准备好所需的实验器材和试剂,确保实验过程顺利进行。
同时,要学会正确使用实验器材,遵守实验室的安全规定,保证个人安全。
2. 实验步骤:小小化学家需要按照实验步骤进行操作,并记录下实验过程中使用的量和观察到的现象。
实验的步骤应该准确无误,并保持实验环境的整洁和安全。
3. 实验结果和分析:小小化学家应当对实验结果进行准确的观察和记录,并对实验结果进行合理的分析。
通过分析实验结果,可以得出结论并进一步理解化学反应的原理和规律。
4. 实验的安全性:在进行化学实验时,小小化学家们需要时刻注意实验的安全性。
避免接触有害物质,正确使用实验器材,保持实验区域的洁净和整齐。
如果实验中出现了危险情况,应立即采取措施进行处理或寻求帮助。
三、化学反应与实验的应用学习化学反应和实验的基本知识不仅有助于小小化学家们理解和掌握化学的基本理论,还可以应用于日常生活和实际工作中。
小小化学家认识常见的化学物质化学是一门研究物质的性质、组成、结构、变化和相互关系的科学。
在日常生活中,我们经常接触到各种化学物质,它们无时无刻地影响着我们的生活。
作为一名小小化学家,我们应该认识并了解一些常见的化学物质,它们的特性和用途。
本文将介绍一些常见的化学物质及其相关知识,帮助我们更好地理解和探索化学的奥秘。
一、水(H2O)水是地球上最常见的化学物质之一,也是生命存在的基础。
它的化学式为H2O,由两个氢原子和一个氧原子组成。
水性质独特,是一种无色、无味、无臭、透明的液体。
除了人体需要水来维持生命,水还具有溶解其他物质、导电、调节温度等多种功能。
水还可以通过升华、融化和沸腾等方式转变为不同的物态。
二、盐(NaCl)盐是我们日常生活中常见的化学物质之一,常见的盐是食盐(氯化钠,NaCl)。
食盐是一种无色结晶体,具有咸味。
除了用于调味和烹饪,盐还具有防腐、消毒、融雪等多种应用。
在化学中,盐是由金属离子和非金属离子组成的化合物。
除了氯化钠,还有硫酸铜(CuSO4)、硝酸银(AgNO3)等常见的盐类。
三、酸(HCl)酸是一类含有可供给氢离子(H+)的化合物。
常见的酸有盐酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、醋酸(CH3COOH)等。
酸有酸味,可以腐蚀其他物质,具有导电性质。
酸与碱反应会产生中和反应,生成盐和水。
酸在工业生产、实验室研究以及日常生活中都有广泛应用。
四、碱(NaOH)碱是一类含有可供给氢氧离子(OH-)的化合物。
常见的碱有氢氧化钠(NaOH)、氢氧化钾(KOH)等。
碱具有苦味和腐蚀性,也具有导电性。
碱主要用于工业生产中的脱色、中和酸性物质、制造肥皂等。
五、酒精(C2H5OH)酒精是一类有机化合物,其化学式为C2H5OH。
酒精无色透明,具有特殊的气味和挥发性。
它可以溶解一部分有机和无机物质,具有杀菌和消毒的作用。
酒精在医疗、消毒、燃料等领域有广泛应用。
通过了解以上几种常见的化学物质,我们可以更好地理解它们在我们生活中的作用和重要性。
【化学常识 | 全面解读84个必知点】序言:您好,我是您的文章写手,今天我将为您带来一篇关于化学常识的文章。
化学是自然科学的一门重要学科,它研究物质、物质的组成、性质、变化规律以及与能量的关系。
掌握化学常识,有助于我们更好地理解并应用化学知识。
在本文中,我将向您介绍84个必须知道的化学常识,希望能给您带来全面、深刻和灵活的理解。
一、化学元素与周期表 1. 化学元素是构成物质的基本单位,共有118个已被发现的元素。
2. 《元素周期表》是按照原子序数和元素性质排列的表格,它显示了各种元素之间的周期性规律。
二、化学键与化合物 3. 化学键是原子之间相互结合的力,常见的化学键包括离子键、共价键和金属键。
4. 化合物是由两种或更多种不同元素通过化学键结合而成的物质。
三、物质的物态与性质 5. 三态物质包括固体、液体和气体,它们的性质和分子之间的相互作用力有关。
6. 物质的性质包括颜色、气味、熔点、沸点、密度等特征。
四、化学反应与平衡 7. 化学反应是物质之间发生的变化过程,包括合成反应、分解反应、置换反应等。
8. 化学反应中有时会出现化学平衡,即反应物与生成物的浓度达到动态平衡。
五、溶液与溶解度 9. 溶液是由溶质和溶剂组成的稳定体系,常见的溶液包括饮料、盐水等。
10. 溶解度是指单位溶剂中最多能溶解的溶质的量。
六、化学反应速率与催化剂 11. 化学反应速率是指单位时间内反应物消失或生成物增加的量,可由反应物浓度变化率衡量。
12. 催化剂是能够改变化学反应速率但本身在反应过程中不消耗的物质。
七、能量与化学反应 13. 化学反应中常涉及能量的转化,包括放热反应和吸热反应。
14. 反应焓变(ΔH)是反应过程中释放或吸收的热量。
八、电化学与电解 15. 电化学是研究电与化学反应之间关系的学科,常见的电化学反应包括电解和电池。
16. 电解是利用电流在电解质溶液中使化学反应发生的过程。
九、酸碱与pH值 17. 酸是指能够释放氢离子(H+)的物质,碱是能够释放氢氧根离子(OH-)的物质。
高中化学冷知识科普化学作为一门自然科学的重要组成部分,贯穿着我们日常生活的方方面面。
除了我们在学校学习的基础常识外,还有许多有趣的化学冷知识,或许我们平时并不为人所知。
在这篇文章中,我们将为您介绍一些有趣的高中化学冷知识,让您更全面地了解化学这门科学。
1. 钻石并不是最坚硬的物质我们常常把钻石描述为“坚不可摧”,但其实,它并不是最坚硬的物质。
目前,科学界认为碳纳米管是已知最坚硬的物质,其硬度约为钻石的100倍。
碳纳米管由具有特殊结构的碳原子组成,具有极高的强度和硬度,被认为是未来材料科学的重要研究对象。
2. 铁锈的化学成分我们都知道,铁锈是铁在氧气和水的作用下产生的氧化物。
但你知道铁锈的主要成分是什么吗?实际上,铁锈是由化学式Fe2O3.nH2O的混合物组成,其中n的值可以变化。
铁锈的形成是铁与氧气发生氧化反应的结果,是铁的一种氧化产物。
3. 植物也进行光合作用我们通常将光合作用视为植物特有的生物化学过程,但其实,植物并不是唯一能够进行光合作用的生物。
有些藻类和一些细菌也具有光合作用的能力,它们利用光能将二氧化碳和水转化为有机物质和氧气,从而为自身生长提供能量。
4. 金属铝的反射能力金属铝是一种常用的金属材料,我们通常会看到铝制品表面呈现出闪亮的金属光泽。
但你知道吗?金属铝的反射能力非常强,高达80%以上。
这也是为什么我们经常会看到铝箔被用于反光、隔热的原因,因为它具有优异的反射性能。
5. 氧气并非无色无味我们在化学实验室中常常用到氧气,氧气被人们描述为无色无味的气体。
但事实上,高纯度的氧气是呈蓝色的,而且在高浓度下会有一种特殊的刺激性气味。
这是因为氧气的吸收光谱在紫外光区域,表现为偏蓝色,导致我们在常规条件下看起来呈无色状态。
以上就是我们为您介绍的一些高中化学冷知识,希望能够为您的化学学习增添一些有趣的元素。
化学世界充满着未知和神秘,让我们一起继续探索和发现其中的奥秘吧!感谢您的阅读。
化学科普知识
化学是一门关于物质结构、性质和变化的科学。
它可以帮助我们了解自然界中各种物质之间的联系,以及它们之间的相互作用和变化。
化学研究了元素、物质成分以及物质之间化学反应的原理。
化学反应是指,在原子同时进行新元素或新化合物形式的化学变化。
每一种原子都有它自己特定的化学特性,包括原子的质量、大小和电荷。
化学家们利用通过监测原子的电荷、质量和大小来研究化学反应的的定律。
元素的比例多或少都会影响反应的最终产物;改变原子的大小、组成等都会影响到化合物的性能。
化学可以用来生产汽油和燃料,化学反应还用于制造许多药物和染料,以及提供能源给机器和消费产品。
另外,通过研究物质的组成,化学家们还能揭示环境的质量,比如水和土壤的污染。
化学学习的一个重要方面是有机化学,它主要研究碳原子结合在一起,形成碳链的特性、性质和反应规律的科学。
有机化学的主要概念是碳衍生物,它们特别复杂而又有着多种特性,所以被广泛用于药物、农药和化学工业制造中。
另一个重要方面是无机化学,它主要研究不含碳的化合物,以及其他元素和各种元素族之间的化学反应。
无机化学涉及到我们日常生活中使用的许多原料,比如金属,它们经常应用于建筑和工业制造等领域。
最后,物理化学是一门研究物质性质的化学,它是由物理学和化学两门学科交叉形成的一门新的科学。
物理化学能够为研究物质的结构、性质和变化提供一个统一的视角,以及对化学反应的深入理解。
科学家词语解释以下是 9 条关于科学家词语解释:1. 科学家:嘿,你知道啥是科学家不?科学家呀,就是那些超级厉害,对世界充满好奇,不断探索未知的人呀!就像牛顿,看到苹果掉下来就能研究出万有引力,牛不牛?例子:要是没有科学家们的努力研究,我们哪能享受到现在这么多便利的科技产品呀!2. 理论物理学家:啥是理论物理学家呀?那就是一群用脑子构想宇宙奥秘的牛掰人物!爱因斯坦就是典型代表呀!他们就像在知识的天空中自由翱翔的鸟儿。
例子:难道你能想象没有理论物理学家,我们对于宇宙的理解会是多么苍白吗?3. 生物学家:生物学家哇,就是专门研究生命奥秘的人哟!像达尔文研究进化论,多了不起啊!他们就像是生命之树的探索者。
例子:要是没有生物学家对各种生物的深入研究,我们怎么会知道那么多神奇的生命现象呢!4. 化学家:哇哦,化学家就是能创造和改变物质的神奇人物呢!就好比门捷列夫发明元素周期表,太厉害啦!他们如同魔法大师,让物质发生奇妙变化。
例子:你说要是没有化学家,哪来那么多化工产品丰富我们的生活呀!5. 天文学家:嘿呀,天文学家就是专门和星星打交道的人咧!哥白尼为天文学做出多大贡献呀!他们仿佛是宇宙的观察者和揭秘者。
例子:要是没有天文学家的探索,我们对浩瀚星空的认知得少多少啊!6. 物理学家:物理学家啊,那可是探索万物本质的强者哟!霍金研究黑洞,多牛叉啊!他们好像是解开自然之谜的关键钥匙。
例子:你想想,没有物理学家,我们能理解光的奥秘吗?7. 数学家:哈哈,数学家就是数字世界的精灵呀!毕达哥拉斯发现勾股定理,超厉害的呢!他们就如同智慧的编织者。
例子:要是没有数学家的智慧,我们好多科技都没法发展呀!8. 医学家:哎呀,医学家就是守护我们健康的天使呀!钟南山在对抗疫情时多英勇呀!他们就像病魔的克星。
例子:没有医学家不断钻研,我们怎么能战胜那么多疾病呢!9. 发明家:发明家呀,那可是能把奇思妙想变成现实的厉害角色哟!爱迪生发明那么多东西,太神了!他们像是点亮创新之火的火种。
事例素材:
玛丽·居里(Marie Curie)是一位著名的物理学家和化学家,她的好奇心和对科学的热情推动了她做出了一些重大的科学发现。
玛丽·居里一直对放射性现象很感兴趣,她想知道放射性物质是如何产生能量的,以及它们对人体和环境的影响。
于是,她开始进行一系列的实验研究,探索放射性物质的性质和用途。
在她的实验中,玛丽·居里不仅要面对科学上的挑战,还要克服许多困难。
她没有足够的资金和设备,但她并没有放弃,而是不断地寻找资源和支持。
最终,她成功地分离出了镭和钋两种元素,并研究了它们的放射性性质。
然而,玛丽·居里的好奇心并没有止步于此。
她想知道放射性物质对人体的影响,于是开始进行一系列的研究。
她暴露于放射性物质中,观察自己的身体状况,并记录下来。
这些研究为放射性医学的发展奠定了基础,但也给她的健康带来了巨大的风险。
玛丽·居里最终因为长期暴露于放射性物质中而患上了白血病,并因此逝世。
玛丽·居里的好奇心和追求知识的精神不仅带来了科学上的重大发现,也为后人树立了榜样。
她的经历告诉我们,好奇心是推动科学进步的关键因素之一,只有不断地探索和尝试,才能推动人类文明的进步。
同时,她的经历也提醒我们,科学探索需要付出艰辛的努力和牺牲,但只有通过不懈的努力才能取得成功。
化学大神知识点总结大全1. 原子结构:化学大神对原子结构有着深入的了解,包括原子的组成、电子分布和化学键的形成。
他们可以帮助我们理解原子的亚原子粒子构成和电子轨道的能级分布,从而解释原子性质和反应规律。
2. 元素周期表:化学大神对元素周期表的构成和规律非常熟悉,能够准确地预测元素的化学性质和反应特点。
他们可以帮助我们理解元素的周期性规律和族内变化规律,从而为元素化学性质的研究提供指导。
3. 化学键和分子结构:化学大神了解不同类型的化学键和分子结构,能够准确地描述和预测分子的性质和反应。
他们可以帮助我们理解共价键、离子键和金属键的形成机理,从而为化合物的合成和性质研究提供支持。
4. 化学反应动力学:化学大神对化学反应速率和反应机理有深入的了解,可以通过实验数据和数学模型来描述和预测反应的动力学规律。
他们可以帮助我们理解反应速率、活化能和反应过渡态的相关知识,从而为反应动力学的研究提供指导。
5. 化学平衡和热力学:化学大神了解化学平衡和热力学的基本原理,可以通过平衡常数和热力学函数来描述和预测化学反应的平衡状态和热力学性质。
他们可以帮助我们理解平衡常数、反应焓和熵变的相关知识,从而为平衡和热力学分析提供支持。
6. 化学分析和仪器分析:化学大神熟悉各种化学分析方法和仪器分析技术,可以通过实验数据和仪器检测结果来确定物质的组成和性质。
他们可以帮助我们理解分光光度法、色谱法和质谱法等分析方法,从而为化学检测和分析提供支持。
7. 有机化学和无机化学:化学大神对有机化合物和无机化合物的结构和性质有着深入的了解,可以通过实验数据和理论模型来解释它们的化学行为和反应规律。
他们可以帮助我们理解有机合成和无机合成的相关知识,从而为化合物的制备和应用提供支持。
8. 化学工程和材料化学:化学大神了解化学工程和材料化学的基本原理,可以通过实验数据和数学模型来设计和优化化工流程和材料性能。
他们可以帮助我们理解化工操纵和材料改性的相关知识,从而为化工产品和材料应用提供指导。
初三化学书上的化学家们你知道多少? 从开始用火的原始社会,到使用各种人造物质的现代社会,人类都在享用化学成果。
人类的生活能够不断提高和改善,化学的贡献在其中起了重要的作用。
而贡献最大的莫过于那些为之献身的化学家们。
今天,小编就和您来了解一下我们化学课本上的化学家们。
门捷列夫——元素周期表 德米特里·伊万诺维奇·门捷列夫〔1834年2月8日—1907年2月2日〕,俄国科学家,总结发现了化学元素的周期性,但他并不是第一位发现元素周期律的人。
第一位发现元素周期律的是纽兰兹,他发现第八个和第一个元素性质相近。
他把这叫做〝八音律〞。
但可惜他并没继续研究元素之间的规律,也就没有真正总结出元素周期律。
后来,门捷列夫在批判地继承前人工作的基础上,对大量实验事实进行了订正、分析和概括,制作出世界上第一张元素周期表,并据以预见了一些尚未发现的元素,总结得出元素周期律和周期表。
他的成功,引起了科学界的震动。
人们为了纪念他的功绩,就把元素周期律和周期表称为门捷列夫元素周期律和门捷列夫元素周期表。
拉瓦锡——空气中氧气含量的测定 安托万—洛朗·德·拉瓦锡〔1743年8月26日—1794年5月8日〕,法国贵族,著名化学家、生物学家,被后世尊称为〝近代化学之父〞。
他使化学从定性转为定量,给出了氧与氢的命名,并且预测了硅的存在。
他帮助建立了公制。
拉瓦锡提出了〝元素〞的定义,按照这定义,于1789年发表第一个现代化学元素列表,列出33种元素,其中包括光与热和一些当时被认为是元素的化合物。
他提出规范的化学命名法,撰写了第一部真正现代化学教科书«化学基本论述»。
他倡导并改进定量分析方法并用其验证了质量守恒定律。
他创立氧化说以解释燃烧等实验现象,指出动物的呼吸实质上是缓慢氧化。
这些划时代贡献使得他成为历史上最伟大的化学家。
但不幸的是,他在法国大革命中被送上断头台。
阿伏加德罗——分子的概念、阿伏加德罗定律 阿莫迪欧·阿伏伽德罗〔1776年8月9日—1856年7月9日〕,意大利著名化学家。
化学史教程读后感你知道吗?以前我觉得化学就是那些瓶瓶罐罐里的神秘液体,还有各种看不懂的方程式。
但这本书就像一个魔法书,把化学的历史像讲故事一样展现在我面前。
书里讲那些古代的化学家,那可真是一群充满好奇心的家伙。
就像炼金术师,虽然他们想要点石成金有点异想天开,但他们这种探索精神就像小火花,点燃了化学发展的大火堆。
他们在那捣鼓各种材料,虽然很多时候都是瞎猫碰死耗子,但也为后来的化学研究奠定了一些基础。
然后到了近代,那些化学大神们一个个登场了。
拉瓦锡就像一个化学界的侦探,通过精确的实验把燃烧的秘密给揭开了。
他就像在化学迷宫里找到了关键线索的勇者,让大家明白了氧气在燃烧中的重要性。
我当时就在想,这家伙得多聪明,还多有耐心啊。
别人都稀里糊涂的时候,他就像一盏明灯,照亮了化学前进的道路。
还有道尔顿提出原子论的时候,我感觉他就像一个超级预言家。
在那个时候,谁能想到物质是由这些小小的原子组成的呢?他就像是在一个巨大的拼图里,凭借自己的智慧先找到了几块关键的拼图块,然后告诉大家:“看,这就是物质的秘密,是原子在捣鬼呢!”随着化学史不断发展,我就像跟着化学一路打怪升级一样。
化学家们发现一个又一个元素,就像在寻宝游戏里不断找到宝藏。
每一个新元素的发现,都像是化学界的一场狂欢。
那些化学家们,有的可能是误打误撞,有的是经过无数次艰苦的实验,就为了在元素周期表上添上一个新名字。
这本书还让我明白,化学发展不是一帆风顺的。
化学家们也会犯错,也会互相争论。
就像两个小朋友为了一个玩具吵架一样,化学家们为了理论也会争得面红耳赤。
但正是这些争论和错误,才让化学一步一步走向成熟。
我现在看那些化学知识的时候,不再觉得它们是枯燥的符号和冰冷的事实了。
它们背后都有一段充满传奇色彩的故事。
就像化学方程式,那可不是随便写出来的,是无数化学家们用智慧和汗水一点点构建起来的。
化学家想知道什么
下一页 1 2 3 ——什么是化学学科的大问题
1 问题的提出
世界著名学术期刊Nature的顾问编委员Philip Ball在对多位世界著名化学家就什么是化学学科的大问题进行专题访谈后,撰写了题为“化学家想知道什么(What chemists want to know)的专论[1]”。
设问的中心议题是:化学在绝大多数科学技术领域中已经成为具有关键作用的学科组成之一,是否意味着它将被视为仅仅是一种得心应手的“工具?”或者说它仍然有着自身的主要化学问题等待着继续深入和突破?该文发表在2019年8月3日出版的Nature上[Nature 442, 3 August(2019)50-52]。
所谈及的问题和学者们的真知灼见,对于化学学科的建设、发展以及化学教育的改革都有参考价值。
人们所以关注这个问题,起因很多,主要可以归结为以下两个方面,一个是有志于就读大学化学专业的优秀学生生源出现持续下降的趋势,迫使国外多所院校的化学系改变名称,或者缩小招生规模;另一方面,化学家在配合其他领域的发展方面,存在着过分关注具有强烈应用背景的课题的倾向。
在融入其他学科或相关技术领域的过程中,呈现出化学的基础科学面貌变得模糊不清的问题。
而和化学同为基础学科的物理学和生物学,在积极参与相关先进科学技术的前期研
究、发明或开发的同时,对本学科中的大问题的研究热情却一直有增无减。
例如物理学家始终热衷于诸如宇宙起源、以及从原子到天体的整个尺度范围内的空间、时间和物质是由什么来控制的等问题;又如生物学家在试图通过DNA的解码、以及如何支配蛋白质的结构和相互作用来回答Erwin Schroedinger提出的“什么是生命”的问题等。
面对公众对化学的日益漠视,甚至认为化学作为一门基础学科的时代已经结束等误解,化学界必须正视并认真回答这个问题,也就是作为三大基础科学之一的化学,还是一门富有生命力的基础学科吗?它的大问题又是什么呢?
此外,近年来人类社会一直受到能源、资源和环境等问题的严重困扰,其中,涉及人们日常生活的各个方面的环境问题,不仅关系到人类社会的持续发展,而且直接影响到人体的健康和寿命的长短,更是日益受到社会的普遍关注。
尽管环境问题的产生和作为自然科学之一的化学并无直接的关系,但是由于人们在谈及污染问题时,多以污染物的存在和危害性为依据(例如上个世纪70年代发现的与臭氧空洞生成有关的氟里昂和近日由有毒奶粉引出的三聚氰胺事件),自然会联想到与研究和合成物质密切相关的化学,当人们不能严格分清化学学科和包含着化学过程的物质生产过程之间的差别时,把环境污染问题更多地归因于化学,应当是一种可以理解的误解。
从污染物的源头来看,它可能是人工合成的,也
可能是原来就存在于自然界的,即所谓“纯天然的”。
它们的发现、分离、分析和化学合成工作属于经典的化学工作。
化学家从物质组成、结构和变化等方面帮助人们认识了它们,并且学会了利用现有的物质作为原材料合成它们和新的物质,或通过化学修饰以改善它们的性能和某些功能,以及发现或发明能够对抗某些有毒或有害物质和病虫害的药物等。
通过化学家们几百年的工作,人类社会所能应用和享用的化学物质日益丰富,以科学技术为基础的社会生产力和人类的生活质量也因此得以持续发展。
但是必须明确的是:科学技术的应用、社会生产力发展所选择的主要途径、对社会各界需求的物质资源和生活资源的生产和分配等等任务,并不是化学科学的基本任务。
所以,依据一切(化学)物质都是化学的研究对象,因而简单地把化学物质的存在等同于化学,即由所谓“处处有化学”推衍出来的“因为我们生活在一个物质世界中,化学不可须臾别离,所以化学是最重要的基础学科”和“因为所有的污染物都是化学物质,所以化学是环境污染的罪魁祸首”两种极端而片面的看法的同时存在,就不足为奇了。
由于对化学的误解一直没有得到彻底的澄清,而且以上两种相互对立的极端观点依然在通过教学、科普活动及大众媒体广为散布,不仅导致所谓厌化学症(chemophobia)的形成,并致使国内外不少高校化学系的招生质量逐年下降(尽管就
业比率仍然保持中等水平)和纷纷改变系名(就连美国化学会在2019年都曾经有过改名为分子科学与工程学会的建议[1])等现象的存在,应当认为都是事出有因的了。
因此,化学是否仍然是一门基础的自然科学,是否绝大部分的重要化学问题通过融入其他学科领域后,仅仅保留为一种“化学”视角?已经成为一个迫切需要面对并回答的问题,而且必须以化学是否仍然有着亟待解决的、富有挑战性的大问题来回答。
Ball所写专论的重要性也在于此。
2 什么是化学中的大问题
文中简要介绍的大问题,非常具有启发性和前瞻性,通过它们可以预见到化学在今后20年或更长一点的时期将呈现于世人之前的新面貌,同时它作为中心科学的作用将得到进一步地发展和深化。
如果化学界和化学教育界能够就此形成共识,必将对化学专业建设和人才培养起到振聋发聩的作用。
不仅如此,它对于初等化学教育和教学改革也有重要的指导作用,因为这是现在的中小学生未来步入社会时将要面对的实际啊!Ball根据专家访谈时收集到的意见和看法,归纳为以下几个方面的大问题。
兹分述如下,为了有助于读者理解专家们的意见并形成自己的看法,在撰写本文时将尽可能地引用他们的原话。
2.1 化学合成虽然无可替代仍然有着亟待解决的大问题
和其他“发现”科学如物理学、生物学、天文学以及地球科
学相比,化学合成一直被认为是化学的最独特之处,而且通常是无可代替的。
1890年法国化学家Marcelin就曾经自豪地用“Chemistry creats its objects”来描述化学的这个特点。
曾经担任美国化学会会长的Ron Breslow(美国哥伦比亚大学的有机化学教授)进一步扩展了Marcelin的说法,他指出:“化学合成使得化学得以设立一个大多数其他学科无法企及的目标。
”并提出“是否可以创立一门合成天文学?即通过改变引力常数来影响宇宙万物的性质,从而使其优化”的建议。
尽管目前合成生物学也已经成为一门独立学科,但是在化学家看来,它不过是应用化学的另一个基于如DNA合成和蛋白质设计的分支而已。
加州理工学院的核酸化学家Jacqueline Barton则强调:“化学是唯一能够制备前所未有的物质的科学”。
但是过于关注合成化学有可能使得化学家们不自觉地扮演着“修补匠”的角色,为了满足好奇心或者为了获利做着玩转分子世界的工作。
由于工业发展带来的挑战已成为科学创造的重要推动力,因而致使工业化学和学科化学的分界线变得模糊不清。
所以Barton指出:“化学是为工业添加燃料的科学事业。
例如石油化工,还有制药、生物技术以及计算机芯片”。
Breslow同意化学面对的大问题不如实际生活中提出的挑战性问题来得多的看法。
例如从日光获取能量的实用方法,制造能够荷载大电流的室温超导体;还有迫切需要
学习如何在完成生产过程的同时不至于损害环境等问题,都是些面对实际的挑战性问题。
没有人会低估应用和工业化学的重要性。
但是如果化学家们对什么是我们能够知道的问题的关注远远不如什么是我们能够做的问题时,亦即过分关注为特定问题寻求特定解决方案的现状,是否会影响到化学作为一门基础科学的发展前景和进展的步伐?这是一个值得认真思考的问题。
伦敦皇家研究所有无机化学家John Meurig Thomas认为,化学是一门很特别的科学,例如,人们可以认同化学键的一般原理但是在特殊的分子中,却经常会遇到必须做出新的规定或修改原有理论的情况。
他还说:“如果想找到一个能够普遍适用于酶、材料、表面等等的催化理论是一件荒谬可笑的事情”。
值得关注的是,在大部分化学家垂青于实际问题和一些领域逐渐偏离化学的形势下,化学是否还存在某些大问题?如果是这样,它能否和物理学及生物学的学科前沿问题一样具有强烈的激励作用?下一页 1 2 3。