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20世纪化学的回顾与21世纪化学之展望

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20世纪化学的回顾与21世纪化学之展望 王彦广

化学是在原子、分子层次上研究物质的组成、结构、性质及其变化规律的一门科学，它涉及存在于自然界的物质（如矿物、空气中的气体、海洋里的水和盐、动植物体内的化学成分），以及由化学家创造的新物质，它涉及自然界的变化（如因闪电而着火的树木、生命过程中的化学变化），还有那些由化学家发明创造的新变化。作为自然科学中的一门基础学科，化学是当代科学技术和人类物质文明迅猛发展的基础和动力，是一门中心的、实用的和创造性的科学，是一门古老而又生机勃勃的科学。 现在很多化学工作者都在预测21世纪化学学科发展的前景，推测21世纪化学会在哪些方面取得重大突破？会遇到哪些挑战和难题？什么是未来化学的新生长点？化学在整个科学体系中占有什么地位？实际上，我们只要温故以知新，就不难看出未来化学发展的动向。

1．20世纪化学的辉煌成就 20世纪人类对物质需求的日益增加以及科学技术的迅猛发展，极大的推动了化学学科自身的发展。化学不仅形成了完整的理论体系，而且在理论的指导下，化学实践为人类创造了丰富的物质。从19世纪的经典化学到20世纪的现代化学的飞跃，从本质上说是从19世纪的道尔顿原子论、门捷列夫元素周期表等在原子的层次上认识和研究化学，进步到20世纪在分子的层次上认识和研究化学。如对组成分子的化学键的本质、分子的强相互作用和弱相互作用、分子催化、分子的结构与功能关系的认识，以至1900多万种化合物的发现与合成；对生物分子的结构与功能关系的研究促进了生命科学的发展。另一方面，化学过程工业以及与化学相关的国计民生的各个领域，如粮食、能源、材料、医药、交通、国防以及人类的衣食住行用等，在这100年中发生的变化是有目共睹的。过去的100年间化学学科的重大突破性成果可从历届诺贝尔化学奖获得者的重大贡献中获悉（见表1）。

1 表1 历届诺贝尔化学奖获奖简况 获奖年份 获奖者 国籍 获奖成就 1901 J. H. van’t Hoff 荷兰 溶剂中化学动力学定律和渗透压定律

1902 E. Fisher 德国 糖类和嘌啉化合物的合成

1903 S. Arrhenius 瑞典 电离理论

1904 W. Ramsay 英国 惰性气体的发现及其在元素周期表中

位置的确定 1905 A. von Baeyer 德国 有机染料和氢化芳香化合物的研究

1906 H. Moissan 法国 单质氟的制备，高温反射电炉的发明

1907 E. Buchner 德国 发酵的生物化学研究

1908 E. Rutherford 英国 元素嬗变和放射性物质的化学研究

1909 W. Ostwald 德国 催化、电化学和反应动力学研究

1910 O.Wallach 德国 脂环族化合物的开创性研究

1911 M.Curie 波兰 放射性元素钋和镭的发现

1912 V. Grignard P. Sabatier 法国 法国 格氏试剂的发现

有机化合物的催化加氢 1913 A. Werner 瑞士 金属络合物的配位理论

1914 Th. Richards 美国 精密测定了许多元素的原子量

1915 R. Willstatter 德国 叶绿素和植物色素的研究

1916 无 1917 无 1918 F.Haber 德国 氨的合成

1919 无 1920 W. Nernst 德国 热化学研究

1921 F. Soddy 英国 放射性化学物质的研究及同位素起源

和性质的研究 1922 F. W. Aston 英国 质谱仪的发明，许多非放射性同位素

及原子量的整数规则的发现 1923 F. Pregl 奥地利 有机微量分析方法的创立

1924 无 1925 R. Zsigmondy 德国 胶体化学研究

1926 T. Svedberg 瑞士 发明超速离心机并用于高分散胶体物

质研究 1927 H. Wieland 德国 胆酸的发现及其结构的测定

1928 A. Windaus 法国 甾醇结构测定，维生素D3的合成

1929 A. Harden H. von Euler-Chelpin 英国 法国 糖的发酵以及酶在发酵中作用的研究

1930 H. Fischer 德国 血红素、叶绿素的结构研究，高铁血

红素的合成 1931 C. Bosch F. Bergius 德国 德国 化学高压法

1932 J. Langmuir 美国 表面化学研究

1933 无 1934 H. C. Urey 美国 重水和重氢同位素的发现

1935 F. Joliot-Curie I. Joliot-Curie 法国 法国 新人工放射性元素的合成

21936 P. Debye 荷兰 提出了极性分子理论，确定了分子偶

极矩的测定方法 1937 W. N. Haworth P. Karrer 英国 瑞士 糖类环状结构的发现，维生素A、C

和B12、胡萝卜素及核黄素的合成

1938 R. Kuhn 德国 维生素和类胡萝卜素研究

1939 A. F. J. Butenandt L. Ruzicka 德国 瑞士 性激素研究

聚亚甲基多碳原子大环和多萜烯研究1940 无 1941 无 1942 无 1943 G. Heresy 匈牙利 利用同位素示踪研究化学反应

1944 O. Hahn 德国 重核裂变的发现

1945 A. J. Virtamen 荷兰 发明了饲料贮存保鲜方法，对农业化

学和营养化学做出贡献 1946 J. B. Sumner J. H. Northrop W. M. Stanley

美国 美国 美国 发现酶的类结晶法

分离得到纯的酶和病毒蛋白

1947 R. Robinson 英国 生物碱等生物活性植物成分研究

1948 A. W. K. Tiselius 瑞典 电泳和吸附分析的研究，血清蛋白的

发现 1949 W. F. Giaugue 美国 化学热力学特别是超低温下物质性质

的研究 1950 O. Diels K. Alder 德国 德国 发现了双烯合成反应，即Diels-Alder

反应 1951 E. M. Mcmillan G. Seaborg 美国 美国 超铀元素的发现

1952 A. J. P. Martin R. L. M. Synge 英国 英国 分配色谱分析法

1953 H. Staudinger 德国 高分子化学方面的杰出贡献

1954 L. Pauling 美国 化学键本质和复杂物质结构的研究

1955 V. du. Vigneand 美国 生物化学中重要含硫化合物的研究，

多肽激素的合成 1956 C. N. Hinchelwood 英国 苏联 化学反应机理和链式反应的研究

1957 A. Todd 英国 核苷酸及核苷酸辅酶的研究

1958 F. Sanger 英国 蛋白质结构特别是胰岛素结构的测定

1959 J. Heyrovsky 捷克 极谱分析法的发明

1960 W. F. Libby 美国 14C测定地质年代方法的发明

1961 M. Calvin 美国 光合作用研究

1962 M. F. Perutz J. C. Kendrew 英国 英国 蛋白质结构研究

1963 K. Ziegler G. Natta 德国 意大利 Ziegler-Natta催化剂的发明，定向有

规高聚物的合成 1964 D. C. Hodgkin 英国 重要生物大分子的结构测定

1965 R. B. Woodward 美国 天然有机化合物的合成

1966 R. S. Mulliken 美国 分子轨道理论

1967 M. Eigen R. G. W. Norrish G. Porter

德国 英国 英国 用驰豫法、闪光光解法研究快速化学

反应

31968 L. Onsager 美国 不可逆过程热力学研究

1969 D. H. R. Barton O. Hassel 英国 挪威 发展了构象分析概念及其在化学中的

应用 1970 L. F. Leloir 阿根廷 从糖的生物合成中发现了糖核苷酸的

作用 1971 G. Herzberg 加拿大 分子光谱学和自由基电子结构

1972 C .B. Anfinsen S. Moore W. H. Stein

美国 美国 美国 核糖核酸酶分子结构和催化反应活性

中心的研究

1973 G. Wilkinson E. O. Fischer 英国 德国 二茂铁结构研究，发展了金属有机化

学和配合物化学 1974 P. J. Flory 美国 高分子物理化学理论和实验研究

1975 J. W. Cornforth V. Prelog 英国 瑞士 酶催化反应的立体化学研究

有机分子和反应的立体化学研究 1976 W. N. Lipscomb, Jr. 美国 有机硼化合物的结构研究，发展了分

子结构学说和有机硼化学 1977 I. Prigogine 比利时 研究非平衡的不可逆过程热力学

1978 P. Mitchell 英国 用化学渗透理论研究生物能的转换

1979 H. C. Brown G. Wittig 美国 德国 发展了有机硼和有机磷试剂及其在有

机合成中的应用 1980 P. Berg F. Sanger W. Gilbert

美国 英国 美国 DNA分裂和重组研究，DNA测序，

开创了现代基因工程学

1981 Kenich Fukui R. Hoffmann 日本 美国 提出前线轨道理论

提出分子轨道对称守恒原理 1982 A. Klug 英国 发明了“象重组”技术，利用X-射线

衍射法测定了染色体的结构 1983 H. Taube 美国 金属配位化合物电子转移反应机理研

究 1984 R. B. Merrifield 美国 固相多肽合成方法的发明

1985 H. A. Hauptman J. Karle 美国 美国 发明了X-射线衍射确定晶体结构的

直接计算方法 1986 李远哲 D. R. Herschbach J. Polanyi 美国 美国 加拿大 发展了交叉分子束技术、红外线化学

发光方法，对微观反应动力学研究作出重要贡献 1987 C. J. Pedersen D. J. Cram J-M. Lehn

美国 美国 法国 开创主-客体化学、超分子化学、冠醚

化学等新领域

1988 J. Deisenhoger H. Michel R. Huber

德国 德国 德国 生物体中光能和电子转移研究，光合

成反应中心研究

1989 T. Cech S. Altman 美国 美国 Ribozyme的发现

1990 E. J. Corey 美国 有机合成特别是发展了逆合成分析法

1991 R. R. Ernst 瑞士 二维核磁共振

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“国际化学年在中国”报告会回顾与展望化学百年

“国际化学年在中国”报告会回顾与展望化学百年

的奇迹 。
中 国科 学 院 院 长 白春 礼 ， 中 国石 油和 化 学 工业 联 合 会会 长李 勇武 ， 中 国化 学 会理 事 长 、 国 家 自然科 学基 金委 员会 副 主任 姚 建 年 等 ｌ 来 自国 内相 关 领域 的知 名 专 家从 不 同角度 阐述 了化 学发 ０位 展取 得 的成 就 、 对人 类文 明 产 生的 影 响 、如何 应 对 全 球 性挑 战等 重 大命 题 ，为公 众奉 献 了一场化 学改 变世 界 的科 学 与知 识盛 宴 。
科 的发展 ，支撑 了人 类 社会 的 可持 续发展 。
“ 十二 五 ”是 我 国全 面 建设 小康 社会 的 关键 时期 ，是 深入 改 革 转 变发展 方 式的 攻 坚 时期 ，我 国仍 处 与可 以大有 作 为 的 重要 战 略 机 遇 期 ，石 油和 化 学 工业 面临难 得 的 发展 机 遇 ，也 面 临一 系列 的 挑 战 ，我 们 面临 石 油和 化 学 工业 大 国向强 国的发 展 征 途 中 ，经 济 全 球 化 深入 发 展 ，将 进 一 步促 进 石 油 国 际 间的 交流 与 合作 ．为我 国企 业 走 出去 ，统 筹利 用 国际 国 内两 个 市场创 造 有 利 条件 。石 油 和 化 工行 业应把 加快 转 变发展 方式 与保 持 行 业经 济 平稳 运 行 有机 统 一起 来 ，通 过技 术 、工 艺和 装 备 的升 级 改造 ，提 高传 统 产 业 的 节能 降耗 、安 全 环保 、品种 质量 水 平 ，增 强传 统行 业 的 竞争优 势 。 同时 ，发展 壮 大战 略新 兴 产业 ，有序 发展 新型 煤化 工 。 另外 ， 必须加 快 推进 技 术进 步与创 新 ， 建一 批世 界 知名 品牌 。 创 大 力推进 节约 安 全 清 洁发 展 ，初 步 形 成绿 色、低 碳 、安 全 的 可持 续性 发展 模 式 。 以培 育 大型 企业 和 企 业集 团为重 点 ，构建 大 中小 配 套协 调 的行 业 企业 体 系。 统筹 “ 引进 来”和 “ 出去 ” 走 ，提 升 对
20世纪药物化学发展的回顾

20世纪药物化学发展的回顾

20世纪药物化学发展的回顾摘要：阐明了药物化学学科的性质和任务，简要地回顾20世纪药物化学发展的历程，将其划分为四个历史时期并概括地介绍各时期的发明、发现和主要成就，有助于我们了解百年来药物化学的发展概貌和今后发展趋势。

任何学科的形成和发展，都与当时的科学技术水平·经济建设要求以及相关学科的促进分不开的。

早期的药物化学以化学学科为主导，包括天然和合成药物的性质、制备方法和质量检测等内容。

随着科技发展，天然药物化学、合成药物化学和药物分析等学科相继建立。

现代药物化学是化学和生物学科相互渗透的综合性学科。

主要任务是创制新药、发现具有进一步研究开发前景的先导物。

研究内容主要有:基于生命科学研究揭示的药物作用靶点(受体、酶、离子通道、核酸等),参考天然配体或底物的结构特征·设计药物新分子，以期发现选择性地作用于耙点的新药;通过各种途径和技术寻找先导物，如内源性活性物质的发掘，天然有效成分或现有药物的结构改造和优化，活性代谢物的发现等，其次计算机在药物研究中的应用日益广泛，计算机辅助药物设计(CADD)和构效关系也是药物化学的研究内容。

目前信息科学迅猛发展，利用各种数据库和信息技术，可广泛收集药物化学的文献资料，有利于扩展思路，开拓视野，丰富药物化学的内容。

综上所述，药物化学既要研究化学药物的结构、性质和变化规律，又要了解药物用于人体的生理生化效应和毒副反应以及构效关系才能完成它的任务。

有人比喻，如果现代药物化学是一只鼎，那么支撑这只鼎的分别是化学、生物学科和计算机技术。

创制新药是涉及多学科·多环节的探索性系统工程·是集体研究的成果，基于药物化学首先要发现先导物，为后续学科研究提供物质基础，在研究过程中起着十分重要的作用，因此药物化学在药学科学领域处于带头学科的地位。

Burger的名著《药物化学》现已改为(药物化学与药物发现)(Medicinal Chemistry and Drug Discovery)，以突出药物化学的任务是创制新药和发现先导物，从而达到促进医药工业发展，保护人类健康的目的。

科学家谈化学-展望化学之未来：挑战和机遇2

科学家谈化学-展望化学之未来：挑战和机遇2

科学家谈化学-展望化学之未来：挑战和机遇2展望化学之未来：挑战和机遇唐有祺近代化学发轫于18世纪和19世纪之交提出的元素学说和原子学说。

此前多少个世纪都曾进行过与化学有关的实践，从事物质转化的探索，其中最有影响的是追求长生不死的炼丹术和热衷于发财致富的炼金术。

这些实践及其目标都带有极大的盲目性和狭隘性。

在科学发达的今天看来，长生不死显然是不可能的，而炼金术者向往的是一种改变化学元素的人工核反应。

它们不可能成功，但在医药化学和冶金化学方面也曾积累过点滴原始资料，并从盲目实践所得的教训中终于转向对物质组成的探索。

从19世纪初起，化学进入了持续至今以原子论为主线的新时期。

1860年化学又理顺了当量与原子量的关系，改正了化学式和分子式，从而使原子论得以确立。

从此，化学的发展越来越顺当。

奠定近代化学总体的理论基础是原子-分子论，简称原子论。

它指明：不同元素代表不同原子；原子在空间按一定方式或结构结合成分子；分子的结构决定其性能；分子进一步集聚成物体。

这个理论的内涵随着化学的发展不断深化和扩展。

在自然科学的各个分支中，化学是侧重在原子-分子水平上研究物质的组成、结构和性能及其相互转化的学科。

在这种称为化学反应或化学过程的转化中，原子相互结合的方式或分子的结构是要改变的。

从天然资源制取所需物资一般都要通过化学过程，从而出现基于化学的种种产业。

化学过程的重要性还在于它们普遍进行于包括生物界在内的大自然中。

迄今能源工业在很大程度上仍有赖于化学过程。

回顾我国开发天然资源以满足人民生活需求的情况，当不难体会化学在解决亿万人民温饱问题中的作用。

基于化学的产业要从天然资源中制取大量化肥、农药、农膜以及钢铁、塑料和水泥等原材料，并生产大量合成纤维和橡胶以补农林业之不足。

能源开发以及医药卫生也离不开化学。

总之，要使生活所需的衣食住行以及医药等物资越来越富足，很难离开化学所能发挥的直接或间接的作用。

化学是分工负责物质在分子层次上变化的学科。

化学工程的发展和展望

化学工程的发展和展望

化学工程的发展和展望化学工程是将化学过程和物理过程的基础理论研究与工业化学相结合的学科,不仅是一门具有百年历史的成熟基础学科,也是充满朝气、与时俱进的学科。

1 化学工程的兴起几千年来过滤、蒸发、结晶等操作在生产中被广泛的应用,但在相当长的时期里,这些操作都是规模很小的手工作业。

化学工程这一学科,是在19世纪后期随着大规模制造化学工业产品的生产过程的发展而诞生的。

19世纪70年代,各种基础化学品的生产等都有了相当的规模,化学工业有了许多杰出的成就。

如索尔维法制碱中所用的纯碱碳化塔,高20余米,在其中同时进行化学吸收、结晶、沉降等过程,但是人们还没有从其中找出共有的规律。

1880年, "化学工程"第一次被英国学者George E.Davis正式提出,1888年, 美国麻省理工学院开设了第一个以"化学工程"命名的课程, 标志着化学工程学科的诞生。

1915年,美国学者Arthur D. Little提出了"单元操作",将各种化学品的工业生产工艺分解为若干独立的物理操作单元,并阐明了即使是不同的工艺,只要是相同操作单元就遵循的相同原理。

1920年,在美国麻省理工学院,化学工程从化学系分离出来,成为一个独立的系。

1923年华克尔、刘易斯和W.H.麦克亚共同写的《化工原理》一书出版,奠定了化学工程作为一门独立的工程学科的基础。

2 化学工程的发展2.1 20世纪前叶,化学工程二级学科应运而生在20世纪前叶,化学工程学科的发展促进了许多化学工艺的问世,如美国用丙烯合成出异丙醇,被誉为是石油化工的开端。

这些化学工艺的出现,许多化学工程二级学科应运而生。

化学热力学,化学反应工程,传递过程,化工系统工程,化工控制工程等多个二级学科相继诞生。

2.2 20世纪50～60年代,化学工程完成了从单元操作到三传一反传递过程中动量传递的理论基础是流体力学,热量传递的理论基础是传热学,质量传递的理论基础是传质学,20世纪50～60年代,科学家将数学和物理的方法引入传递过程的研究,使传递过程学科有了较大的发展。