1．1 化學(xué)研究的對象和特點(diǎn)
　　化學(xué)是自然科學(xué)中一門基礎(chǔ)學(xué)科。自然科學(xué)的研究對象是運(yùn)動(dòng)的物質(zhì)，即研究物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式。物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)形式具有多樣性，化學(xué)主要研究物質(zhì)的化學(xué)運(yùn)動(dòng)，即物質(zhì)的化學(xué)變化。物質(zhì)的化學(xué)變化具有自身的特殊性，這種特殊性主要是組成物質(zhì)的分子、原子或離子的分解和化合，并常伴有能量、顏色、物態(tài)等物理性質(zhì)的變化。
　　物質(zhì)的化學(xué)變化基于物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，而化學(xué)性質(zhì)與物質(zhì)的組成和結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，因此，物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)成為化學(xué)研究的主要內(nèi)容。化學(xué)還研究物質(zhì)的化學(xué)變化與外界條件的關(guān)系以及化學(xué)反應(yīng)的規(guī)律性。所以，化學(xué)是在分子、原子或離子層次上研究物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)及其相互關(guān)系的科學(xué)。
　　化學(xué)作為一門科學(xué)，雖只有三百多年的歷史，但在自然科學(xué)中占有重要的地位，并且這種地位隨科學(xué)的發(fā)展不斷得到加強(qiáng)。特別是20世紀(jì)以來，由于化學(xué)發(fā)展的高度分化和高度綜合，與其他科學(xué)的相互滲透、相互交叉，使得化學(xué)與多種學(xué)科關(guān)聯(lián)，化學(xué)科學(xué)的發(fā)展大大地促進(jìn)了其他科學(xué)的發(fā)展。物理學(xué)為近代化學(xué)的發(fā)展提供了現(xiàn)代化的研究方法和測試手段，物理學(xué)的發(fā)展與新材料的合成和研究密切相關(guān)，化學(xué)和固體物理是材料科學(xué)的基礎(chǔ)，可以說材料科學(xué)是這兩門科學(xué)相互滲透的結(jié)果�；瘜W(xué)與生物學(xué)相結(jié)合，在分子水平上研究生物體，給生命科學(xué)以及醫(yī)學(xué)和農(nóng)業(yè)帶來新的發(fā)展�；瘜W(xué)與地理學(xué)相結(jié)合，對于探索天體的起源和演變都有重要意義。20世紀(jì)末提出可持續(xù)性發(fā)展這一人類的基本戰(zhàn)略，其基本化學(xué)問題是綠色化學(xué)和環(huán)境化學(xué)。這對保證人類生存質(zhì)量和生存安全有著重要的意義。
　　應(yīng)該指出的是，由于化學(xué)是研究物質(zhì)及其變化的科學(xué)，化學(xué)不僅與其他科學(xué)密切相關(guān)，而且在自然科學(xué)中起著舉足輕重的作用。
　　各門科學(xué)都有自身的特點(diǎn)，化學(xué)科學(xué)的特點(diǎn)可以概括為如下幾方面。
　�。�1）實(shí)驗(yàn)性
　　任何一門自然科學(xué)都是以科學(xué)實(shí)驗(yàn)（包括觀察和測試）作為直接的基礎(chǔ)，科學(xué)實(shí)驗(yàn)是自然科學(xué)賴以建立、檢驗(yàn)和發(fā)展的動(dòng)力。由于化學(xué)是從物質(zhì)自身特點(diǎn)的變化中了解物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性能，又要從物質(zhì)的組成、結(jié)構(gòu)和性能的分析中進(jìn)一步認(rèn)識物質(zhì)自身的特點(diǎn)和變化。這一方面說明化學(xué)的實(shí)驗(yàn)性能，另一方面表明化學(xué)實(shí)驗(yàn)的手段和技術(shù)要先進(jìn)。1967年合成冠醚化合物，由于這類化合物對金屬離子具有選擇性的配合性，因此引起了世界上有關(guān)科學(xué)家的興趣和重視，而這類化合物的合成和研究都是以化學(xué)實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的。1987年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者就是三位合成了這類具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的環(huán)狀化合物的化學(xué)家，他們?yōu)閷?shí)現(xiàn)人們長期尋求合成類似具有天然蛋白質(zhì)功能的有機(jī)化合物取得了開拓性的成就。對于冠醚化合物及其配合性能的研究，不僅要合成有關(guān)化合物，而且還要測定其組成和配合性能，這就需要有多種先進(jìn)的儀器和實(shí)驗(yàn)技術(shù)。如果要進(jìn)一步研究冠醚配合物的結(jié)構(gòu)，還必須在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)出單晶，然后用四圓衍射儀作結(jié)構(gòu)分析。當(dāng)然最后結(jié)構(gòu)的分析判斷，不僅要綜合各種實(shí)驗(yàn)結(jié)果，還要從理論上加以分析。
　�。�2）理論性
　　化學(xué)的發(fā)展來自于實(shí)踐和社會(huì)的發(fā)展�；瘜W(xué)雖然要應(yīng)用其他科學(xué)的有關(guān)理論，但是在長期的發(fā)展中化學(xué)形成了自身的概念、定律和理論。這些定律和理論不僅可以用來說明物質(zhì)的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)以及它們之間的關(guān)系，而且可以指導(dǎo)某些新化合物的合成。1962年，巴特列根據(jù)理論分析和計(jì)算認(rèn)定具有相似的電離能；具有相似的品格能，因此合成了第一個(gè)稀有氣體化合物。
　　由于化學(xué)變化的特殊性，使用特定的概念、定律和理論是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要特點(diǎn)。例如，1661年提出元素概念，正是由于這一概念的提出，才為化學(xué)元素的相繼發(fā)現(xiàn)及其系統(tǒng)化直至物質(zhì)組成理論的建立奠定了基礎(chǔ)。質(zhì)量守恒定律（1789年）、定比定律（1799年）、倍比定律（1803年）等化學(xué)基本定律的發(fā)現(xiàn)，不僅反映了物質(zhì)組成的定量關(guān)系和化學(xué)反應(yīng)的質(zhì)變和量變特點(diǎn)，而且為近代化學(xué)原子論的建立打下了基礎(chǔ)。量子理論的提出和發(fā)展，對從微觀上認(rèn)識物質(zhì)的結(jié)構(gòu)具有劃時(shí)代的意義。
　�。�3）應(yīng)用性
　　科學(xué)變?yōu)橹苯拥纳�產(chǎn)力是近代科學(xué)技術(shù)的特點(diǎn)。從化學(xué)的發(fā)展來看，化學(xué)的產(chǎn)生、研究來源于生產(chǎn)的需要，又走在生產(chǎn)的前面。在古代，化學(xué)知識和化學(xué)工藝都是以原始的實(shí)用化學(xué)形式相結(jié)合；在近代，化學(xué)主要是化工生產(chǎn)、化工技術(shù)與化學(xué)理論化的形式相結(jié)合；在現(xiàn)代，化學(xué)則以理論與化工技術(shù)進(jìn)而與化工生產(chǎn)轉(zhuǎn)化的形式相結(jié)合。
　　1．2 化學(xué)的發(fā)展和展望
　　化學(xué)的發(fā)展可分為三個(gè)時(shí)期。從化學(xué)的萌芽到17世紀(jì)中期為古代化學(xué)時(shí)期；從工7世紀(jì)后半期波義耳把化學(xué)確立為科學(xué)至19世紀(jì)90年代中期為近代化學(xué)時(shí)期；從19世紀(jì)90年代末至20世紀(jì)以來為現(xiàn)代化學(xué)時(shí)期。
　　在古代，除數(shù)學(xué)、力學(xué)和天文學(xué)具有一定的相對獨(dú)立性外，科學(xué)并沒有分化，化學(xué)沒有具體的研究對象，科學(xué)的化學(xué)也不存在�；瘜W(xué)只是以知識的形態(tài)存在著，在實(shí)際生活中積累化學(xué)知識，這個(gè)時(shí)期的化學(xué)知識主要來源于4個(gè)方面。①古代實(shí)用化學(xué)，這是一些具體工藝中的化學(xué)知識，如陶瓷、冶金、釀造等。②古代的物質(zhì)觀，即人類對自然萬物的本原、構(gòu)成及其變因的認(rèn)識。③煉金術(shù)，即煉丹術(shù)，這是化學(xué)最原始的形式。④冶金、醫(yī)學(xué)的出現(xiàn)，它們在從煉金術(shù)到科學(xué)化學(xué)的轉(zhuǎn)變中起到了橋梁作用。古代化學(xué)時(shí)期，化學(xué)雖經(jīng)歷了漫長的歲月，但只是積累了一些零散的化學(xué)現(xiàn)象和事實(shí)，并未建立嚴(yán)格的化學(xué)概念和理論，化學(xué)并未成為一門科學(xué)。但古代化學(xué)的萌芽和發(fā)展在人類認(rèn)識自然和改造自然的歷史長河中仍起著重要作用。
　　近代化學(xué)時(shí)期，歷時(shí)兩個(gè)半世紀(jì)。在以往積累的事實(shí)和經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，加之實(shí)驗(yàn)化學(xué)又有許多新的發(fā)現(xiàn)，化學(xué)成為一門科學(xué)，逐漸提出一系列的概念、定律和理論。在科學(xué)的發(fā)展中，建立起以研究元素及其化合物性質(zhì)為主要內(nèi)容的無機(jī)化學(xué)；以研究碳?xì)浠�合物及其衍生物為主要�?nèi)容的有機(jī)化學(xué)；以研究物質(zhì)化學(xué)組成的鑒定方法為主要內(nèi)容的分析化學(xué)；以應(yīng)用物理方法和數(shù)學(xué)處理研究化學(xué)熱力學(xué)、化學(xué)動(dòng)力學(xué)和物質(zhì)結(jié)構(gòu)為主要內(nèi)容的物理化學(xué)，并具備了一定的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)和理論基礎(chǔ)。在應(yīng)用方面，興起了化學(xué)工業(yè)、化工生產(chǎn)、化工技術(shù)與化學(xué)理論相結(jié)合的研究方法。19世紀(jì)20年代，維勒人工合成了尿素，說明無機(jī)和有機(jī)之間沒有不可逾越的鴻溝。19世紀(jì)，化學(xué)已進(jìn)入繁榮昌盛時(shí)期，成為帶頭的學(xué)科之一。
　　19世紀(jì)90年代末至20世紀(jì)以來為現(xiàn)代化學(xué)時(shí)期。在現(xiàn)代化學(xué)時(shí)期，化學(xué)開始從宏觀領(lǐng)域進(jìn)人微觀領(lǐng)域，把宏觀和微觀研究結(jié)合起來，可以更深刻地揭示物質(zhì)結(jié)構(gòu)和化學(xué)現(xiàn)象的本質(zhì)。微觀化學(xué)從量子化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)和核化學(xué)三個(gè)方向發(fā)展并向許多方面滲透，特別是表現(xiàn)在化學(xué)動(dòng)力學(xué)、生命化學(xué)和元素的人工合成等方面。在實(shí)驗(yàn)技術(shù)上，由于物理學(xué)、計(jì)算機(jī)的發(fā)展和工業(yè)生產(chǎn)水平的提高，各種先進(jìn)新型儀器設(shè)備相繼出現(xiàn)，從而促進(jìn)化學(xué)實(shí)驗(yàn)水平的全面提高。20世紀(jì)末提出可持續(xù)性發(fā)展這一人類進(jìn)步的基本戰(zhàn)略，它包括保證人類生存、生存質(zhì)量和生存安全三個(gè)方面。其基本化學(xué)問題歸屬于綠色化學(xué)和環(huán)境化學(xué)，二者是不可分割的。綠色化學(xué)是要從“源頭”上杜絕不安全的因素，環(huán)境化學(xué)是研究環(huán)境中物質(zhì)間相互作用的科學(xué)。
　　20世紀(jì)的化學(xué)無論是在基礎(chǔ)研究、化學(xué)工業(yè)、實(shí)驗(yàn)技術(shù)方面，還是化學(xué)理論等方面都有著高速的發(fā)展和創(chuàng)新。
　　綜觀化學(xué)科學(xué)的過去和現(xiàn)狀，21世紀(jì)化學(xué)科學(xué)發(fā)展總的趨勢是：
　�。�1）微觀與宏觀結(jié)合。
　　以微觀結(jié)構(gòu)研究為基礎(chǔ)的藥物和材料的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)將成為研究的熱點(diǎn)。但在研究微觀世界的同時(shí)不能忽視宏觀化學(xué)熱力學(xué)和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的研究。而微觀研究和宏觀研究相結(jié)合，在研究生命科學(xué)、材料科學(xué)和環(huán)境科學(xué)時(shí)是尤為重要的。
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