化学展望化学学科基础与前沿课件.pptx

1、2022-3-171化学学科基础与前沿（化学学科基础与前沿（1）主要参考：主要参考：张礼和张礼和. 化学学科进展化学学科进展M, 化学工业出版社，化学工业出版社，2005梁华定：梁华定：展望展望21世纪的化学世纪的化学徐光宪：徐光宪： 21世纪理论化学的挑战和机遇世纪理论化学的挑战和机遇2022-3-172一、一、20世纪化学的回顾世纪化学的回顾（一）基础研究的重大突破（一）基础研究的重大突破2022-3-173 诺贝尔化学奖得主诺贝尔化学奖得主 1901年荷兰年荷兰J.H.vant Hoff研究化学动力学和渗透压的规律研究化学动力学和渗透压的规律 1902年德国年德国E.FischerE.

2、合成糖和嘌呤衍生物合成糖和嘌呤衍生物 1903年年瑞典瑞典S.Arrhenius提出电离学说提出电离学说 1904年英国年英国W.Ramsay发现惰性气体发现惰性气体 1905年德国年德国A.von Baeyer研究有机染料和芳香族化合物研究有机染料和芳香族化合物 1906年法国年法国H.Moissan制备单质氟制备单质氟 1907年德国年德国E.Buchner发现非细胞发酵现象发现非细胞发酵现象 1908年英国年英国E.Rutherford提出放射性元素蜕变理论提出放射性元素蜕变理论 1909年德国年德国F.W.Ostwald研究催化、化学平衡、反应速研究催化、化学平衡、反应速 1910年德

3、国年德国O.Wallach研究脂环族化合物研究脂环族化合物 2022-3-1741911年德国年德国M.CurieM. 发现钋和镭发现钋和镭 1912年法国年法国V.Grignard发现用镁做有机反应的试剂（被称为发现用镁做有机反应的试剂（被称为格式试剂格式试剂）法国法国P.Sabatier研究有机化合物的催化氢化反应研究有机化合物的催化氢化反应 1913年瑞士年瑞士A.Werner提出提出配位化学配位化学理论理论 1914年美国年美国T.W.Richards精确测定许多元素的原子量精确测定许多元素的原子量 1915年德国年德国R.Willstater研究植物色素，特别是叶绿素研究植物色素，特

4、别是叶绿素 1916年年 未颁奖未颁奖 1917年年 未颁奖未颁奖 1918年年 德国德国F.Haber发明合成氨法发明合成氨法 1919年年 未颁奖未颁奖 1920年德国年德国W.Nerst研究热化学，提出热力学第三定律研究热化学，提出热力学第三定律2022-3-1751921年英国年英国F.Soddy首次提出同位素概念，并证明了位移定律首次提出同位素概念，并证明了位移定律 1922年英国年英国F.W.Aston发明发明质谱仪，质谱仪，用它测定非放射性元素的同位素用它测定非放射性元素的同位素 1923年奥地利年奥地利F.Pregl发明有机化合物的微量分析法发明有机化合物的微量分析法 1924

5、年年 未颁奖未颁奖 1925年奥地利年奥地利R.Zsigmondy阐明胶体溶液的多相性，创立胶体化学的阐明胶体溶液的多相性，创立胶体化学的现代研究方法现代研究方法 1926年瑞典年瑞典T.Svedlberg发明超离心机，用于研究分散体系发明超离心机，用于研究分散体系 1927年德国年德国H.Wieland研究胆酸组成研究胆酸组成 1928年德国年德国A.Windaus研究胆固醇的组成及其与维生素的关系研究胆固醇的组成及其与维生素的关系 1929年英国年英国A.Harden、瑞典、瑞典H.von Euler-Chelpin阐明糖的发酵过程阐明糖的发酵过程以及酶和辅酶的作用以及酶和辅酶的作用 19

6、30年德国年德国H.FischerH. 研究血红素和叶绿素，合成血红素研究血红素和叶绿素，合成血红素 2022-3-176 1931年德国年德国C.Bosch、F.Bergius研究化学上应用的高压方法研究化学上应用的高压方法 1932年美国年美国I.Langmuir研究表面化学和吸附理论研究表面化学和吸附理论 1933年年 未颁奖未颁奖 1934年美国年美国H.C.Urey发现重氢发现重氢 1935年法国年法国F.Joliot-CurieF. I.Joliot-CurieI. 人工合成放射性元素人工合成放射性元素 1936年荷兰年荷兰P.Debye提出偶极矩概念并利用它和提出偶极矩概念并利用

7、它和X射线衍射法研究分子结构射线衍射法研究分子结构 1937年英国年英国W.Haworth研究碳水化合物和维生素研究碳水化合物和维生素C的结构的结构 瑞士瑞士P.Karrer研究类胡萝卜素、核黄素、维生素研究类胡萝卜素、核黄素、维生素A和和B2的结构的结构 1938年德国年德国R.Kuhn研究类胡萝卜素和维生素研究类胡萝卜素和维生素 1939年德国年德国A.Butenandt研究性激素研究性激素 瑞士瑞士L.Ruzicka研究聚亚甲基和高级萜烯研究聚亚甲基和高级萜烯 1940年年 未颁奖未颁奖 2022-3-177 1941年未颁奖年未颁奖 1942年未颁奖年未颁奖 1943年匈牙利年匈牙利G

8、.Hevesy利用同位素示踪法研究化学过程利用同位素示踪法研究化学过程 1944年德国年德国O.Hahn发现重核裂变现象发现重核裂变现象 1945年芬兰年芬兰A.Virtanen发明饲料贮藏保鲜法发明饲料贮藏保鲜法 1946年美国年美国J.B.Sumner分离和提纯结晶蛋白质酶分离和提纯结晶蛋白质酶 美国美国L.H.Northrop、W.M.Stanley制备纯净状态的酶和病毒蛋白质制备纯净状态的酶和病毒蛋白质 1947年英国年英国R.Robinson研究生物碱研究生物碱 1948年瑞典年瑞典A.W.K.Tiselius研究电泳和吸附分析，发现血清蛋白的组分研究电泳和吸附分析，发现血清蛋白的组

9、分 1949年美国年美国W.F.Giauque研究超低温下物质的特研究超低温下物质的特 1950年年德国德国O.Diels、 K.Alder发现双烯合成反应发现双烯合成反应 2022-3-178 1951年美国年美国E.M.McMillan、 G.T.Seaborg人工合成超铀元素人工合成超铀元素 1952年英国年英国A.Martin、 R.Synge发明分配色谱法发明分配色谱法 1953年德国年德国 H.Staudinger提出提出高分子高分子概念概念 1954年美国年美国L.Pauling 阐明化学键的本质以解释复杂分子结构阐明化学键的本质以解释复杂分子结构 1955年美国年美国V.Du

10、Vigneaud 研究生物化学中的重要含硫化合物，合成多研究生物化学中的重要含硫化合物，合成多肽激素肽激素 1956年前苏联年前苏联N.Semyonov、美国、美国C.Hinshelwood 研究气相反应的化学研究气相反应的化学动力学动力学 1957年英国年英国A.R.Todd 研究核苷酸和核苷酸辅酶研究核苷酸和核苷酸辅酶 1958年英国年英国F.Sanger 测定胰岛素的分子结构测定胰岛素的分子结构 1959年捷克年捷克J.Heyrovsky 发明发明极谱分析法极谱分析法 1960年美国年美国W.F.Libby 发明放射性碳素测年法发明放射性碳素测年法 2022-3-179 1961年美国年

11、美国M.Calvin 研究光合作用的化学过程研究光合作用的化学过程 1962年英国年英国M.F.Perutz 、J.C.Kendrew测定血红蛋白结构测定血红蛋白结构 1963年德国年德国K.Ziegler 研究研究乙烯聚合的催化剂、乙烯聚合的催化剂、意大利意大利G.Natta 研究丙烯聚研究丙烯聚合的催化剂合的催化剂 1964年英国年英国D.C.Hodgkin夫人夫人 测定维生素测定维生素B12等大分子结构等大分子结构 1965年美国年美国 R.B.Woodward人工合成维生素人工合成维生素B12、胆固醇、叶绿素等复杂有机物、胆固醇、叶绿素等复杂有机物 1966年美国年美国R.S.Mull

12、iken 创立化学结构分子轨道理论创立化学结构分子轨道理论 1967年英国年英国R.G.W.Norrish、 G.Porter、德国、德国M.Eigen发明测定快速反应技术发明测定快速反应技术 1968年美国年美国L.Onsager 创立不可逆过程的热力学理论创立不可逆过程的热力学理论 1969年英国年英国D.H.R.Barton、挪威、挪威O.Hassel研究有机化合物的三维构象研究有机化合物的三维构象 1970年阿根廷年阿根廷L.F.Leloir 发现糖核苷酸及其在碳水化合物生物合成中的作用发现糖核苷酸及其在碳水化合物生物合成中的作用 2022-3-17101971年加拿大年加拿大G.He

13、rzberg 研究分子光谱学，特别是自由基的电子结构和几何研究分子光谱学，特别是自由基的电子结构和几何结构结构 1972年美国年美国C.B.Anfinsen、 S.Moore、W.H.Stein研究核苷核酸酶的三维结构研究核苷核酸酶的三维结构与功能的关系和蛋白质的折叠链的自然现象与功能的关系和蛋白质的折叠链的自然现象 1973年德国年德国E.O.FischerE.O. 制备和测定了夹心面包结构的金属有机化合物制备和测定了夹心面包结构的金属有机化合物 1974年美国年美国P.J.Flory 研究长链高分子及高分子的物理性质与结构的关系研究长链高分子及高分子的物理性质与结构的关系 1975年英国年

14、英国J.W.Cornforth 研究有机分子和酶催化反应的立体化学研究有机分子和酶催化反应的立体化学 瑞士瑞士V.Prelog 从事有机分子及其反应的立体化学研究从事有机分子及其反应的立体化学研究 1976年美国年美国W.N.Lipscomb 研究硼烷和碳硼烷的结构研究硼烷和碳硼烷的结构 1977年比利时年比利时I.Prigogine 研究热力学中的耗散结构理论研究热力学中的耗散结构理论 1978年英国年英国P.D.Mitchell 研究生物系统中的能量转移过程研究生物系统中的能量转移过程 1979年美国年美国 H.C.Brown在有机合成中利用硼和磷的化合物在有机合成中利用硼和磷的化合物 德

15、国德国G.Wittig 发现维蒂希重排反应，提供了新的制烯方法发现维蒂希重排反应，提供了新的制烯方法 1980年美国年美国 P.Berg操纵基因重组脱氧核糖核酸分子操纵基因重组脱氧核糖核酸分子美国美国W.Gilbert 、英国、英国F.Sanger用化学方法决定脱氧核糖核酸中核苷酸的排列用化学方法决定脱氧核糖核酸中核苷酸的排列 2022-3-1711 1981年年 日本福井谦一日本福井谦一 创立前线轨道理论创立前线轨道理论 美国美国R.Hoffmann 提出分子轨道对称守恒原则提出分子轨道对称守恒原则 1982年英国年英国A.Klug 以电子显微镜和以电子显微镜和X射线衍射法研究核酸射线衍射法

16、研究核酸-蛋白质复合体蛋白质复合体 1983年美国年美国H.Taube 研究金属配位化合物的电子转移机理研究金属配位化合物的电子转移机理 1984年美国年美国B.Merifield 研究多肽的合成研究多肽的合成 1985年美国年美国H.A.Hauptman 、J.Karle开发了应用开发了应用X射线衍射法确定物质晶体射线衍射法确定物质晶体结构的直接计算法结构的直接计算法 1986年美国年美国D.R.Herschbach、李远哲、李远哲、J.C.Polanyi研究交叉分子束方法和化学研究交叉分子束方法和化学反应动力学反应动力学 1987年美国年美国C.Pedersen 、法国、法国J.-M.Le

17、hn、美国、美国D.Cram合成能模拟重要生物过合成能模拟重要生物过程的有机化合物，为超分子化学奠定基础程的有机化合物，为超分子化学奠定基础 1988年德国年德国J.Deisenhofer、R.Huber、 H.Michel解析了细菌光合作用反应中心的解析了细菌光合作用反应中心的立体结构，阐明了其光合作用进行的机制立体结构，阐明了其光合作用进行的机制 1989年美国年美国S.Altman 、T.R.Cech发现核糖核酸具有酶的催化功能发现核糖核酸具有酶的催化功能 1990年美国年美国E.J.Corey 提出提出有机合成的逆合成分析原理有机合成的逆合成分析原理 2022-3-1712 1991年

18、瑞士年瑞士R.R.Ernst 发展发展高分辨核磁共振波谱学方法高分辨核磁共振波谱学方法 1992年美国年美国R.A.Marcus 创立溶液中的电子转移过程理论创立溶液中的电子转移过程理论 1993年美国年美国 K.B.Mullis发明多聚酶链式反应技术发明多聚酶链式反应技术 加拿大加拿大M.Smith 发明寡聚核苷酸基定点诱变技术发明寡聚核苷酸基定点诱变技术 1994年美国年美国 G.A.Olah研究碳正离子化学研究碳正离子化学 1995年德国年德国P.Crutzen 、美国、美国M.Molina 、 F.S.Roweland 阐述对臭氧层厚度产生影响的化学机理，证明化学物质阐述对臭氧层厚度产

19、生影响的化学机理，证明化学物质对臭氧层构成破坏作用对臭氧层构成破坏作用 1996年英国年英国H.W.Kroto 、美国、美国R.F.Curl,Jr. 、R.E.Smalley发现富勒烯发现富勒烯 1997年美国年美国P.B.Boyer、英国、英国J.E.Walker、丹麦、丹麦J.C.Skou 发现人体细胞内负责储藏转移能量的发现人体细胞内负责储藏转移能量的离子传输酶离子传输酶 1998年奥地利年奥地利W.Kohn 、英国、英国J.Pople提出密度泛函理论，开辟处理复杂多电子体系的新方法提出密度泛函理论，开辟处理复杂多电子体系的新方法 1999年美籍埃及人年美籍埃及人 A.Zewail利用激

20、光闪烁研究化学反应利用激光闪烁研究化学反应（飞秒化学）（飞秒化学） 2000年年 美国艾伦美国艾伦黑格、日本白川英树、美国艾伦黑格、日本白川英树、美国艾伦马克迪尔米德马克迪尔米德电聚合物电聚合物的发现的发现 2022-3-1713 1901年年开始评选诺贝尔奖，由于战争和其它原开始评选诺贝尔奖，由于战争和其它原因，因，有有8次次（1916，1917，1919，1924，1939，1940，1941，1942）没有颁发没有颁发，实际颁发，实际颁发92届。届。 一些重大研究成果被忽视：元素周期率发现、一些重大研究成果被忽视：元素周期率发现、希有气体化合物的合成，侯氏制碱法，牛胰岛素的希有气体化合物

21、的合成，侯氏制碱法，牛胰岛素的合成。合成。2022-3-17141、放射性和铀裂变的重大发现、放射性和铀裂变的重大发现1、 （波兰）居里夫妇（波兰）居里夫妇19世纪末到世纪末到20世纪初发现钋、镭，荣获世纪初发现钋、镭，荣获1903年诺贝尔物年诺贝尔物理学奖理学奖 2、居里夫人测定了镭的原子量，建立了镭的放射性标准，及开拓了应用研究，、居里夫人测定了镭的原子量，建立了镭的放射性标准，及开拓了应用研究，荣获荣获1911年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3、20世纪初，（英）卢瑟福提出了原子的有核结构模型和放射性元素的衰变理世纪初，（英）卢瑟福提出了原子的有核结构模型和放射性元素的衰变理论，研究了人工核

22、反应，荣获论，研究了人工核反应，荣获1908年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖4、 （法）约里奥居里夫妇第一次用人工方法创造放射性元素，荣获（法）约里奥居里夫妇第一次用人工方法创造放射性元素，荣获1935年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖5、 （美）费米用慢中子轰击各种元素获得了（美）费米用慢中子轰击各种元素获得了60种新的放射性元素，荣获种新的放射性元素，荣获1938年诺贝尔物理学奖年诺贝尔物理学奖 6、1939年（德）哈恩发现了核裂变荣获年（德）哈恩发现了核裂变荣获1944年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖 2022-3-17152、化学键和现代量子化学理论、化学键和现代量子化学理论1、 （美）鲍林提出了电

23、负性计算方法和概念，创立了价键（美）鲍林提出了电负性计算方法和概念，创立了价键学说和杂化轨道理论，荣获学说和杂化轨道理论，荣获1954年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2、 （美）（美） 莫利肯创立了分子轨道理论，阐明了分子的共价莫利肯创立了分子轨道理论，阐明了分子的共价键本质和电子结构，荣获键本质和电子结构，荣获1966年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3、1952年（日）福井谦一提出了前线轨道理论，年（日）福井谦一提出了前线轨道理论，1965年（年（美）伍德沃德和霍夫曼提出了分子轨道对称守恒原理，荣获美）伍德沃德和霍夫曼提出了分子轨道对称守恒原理，荣获1981年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖4、 （美）科

24、恩发展了电子密度泛函理论，波普尔发展了量（美）科恩发展了电子密度泛函理论，波普尔发展了量子化学计算方法，荣获子化学计算方法，荣获1998年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2022-3-17163、合成化学的发展（、合成化学的发展（1）1、1912年（法）格林尼亚发明了格林尼亚试年（法）格林尼亚发明了格林尼亚试 剂，荣获剂，荣获1912年诺年诺贝尔化学奖贝尔化学奖2、1928年（德）狄尔斯和阿尔德发现了双烯合成反应，荣获年（德）狄尔斯和阿尔德发现了双烯合成反应，荣获1950年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3、1953年（德）齐格勒和纳塔尔发现了有机金属催化烯烃定向聚年（德）齐格勒和纳塔尔发现了有机金属催化

25、烯烃定向聚合，获合，获1963年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖4、合成生物高分子：甾体（、合成生物高分子：甾体（A.Windaus 1928年诺贝尔化学奖）年诺贝尔化学奖）、抗坏血酸（、抗坏血酸（W.N.Haworth 1937年诺贝尔化学奖）、生物碱（年诺贝尔化学奖）、生物碱（ R.Robinson 1947年诺贝尔化学奖）、多肽（年诺贝尔化学奖）、多肽（ V.du Vigneand 1955年诺贝尔化学奖）、年诺贝尔化学奖）、2022-3-17173、合成化学发展（、合成化学发展（2）合成了奎宁、胆固醇、可的松、叶绿素、利血平等一系列复杂有机合成了奎宁、胆固醇、可的松、叶绿素、利血平等一系列复

26、杂有机分子（分子（R.B.Woodward 荣获荣获1965年诺贝尔化学奖）（年诺贝尔化学奖）（VB12、分子、分子轨道对称守恒原理）轨道对称守恒原理）5、 （英）威尔金森，德费歇尔合成了过渡金属二茂夹心化合物，（英）威尔金森，德费歇尔合成了过渡金属二茂夹心化合物，荣获荣获1973年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖6、 （美）布朗、维蒂希发展了硼有机化合物和发明（美）布朗、维蒂希发展了硼有机化合物和发明Wittig反应，反应，荣获荣获1979年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖7、 （美）梅里菲尔德发明了固相多肽合成法，荣获（美）梅里菲尔德发明了固相多肽合成法，荣获1984年诺贝尔年诺贝尔化学奖化学奖8、

27、（美）柯里提出了（美）柯里提出了逆合成分析法逆合成分析法，荣获，荣获1990年诺贝尔年诺贝尔化学奖化学奖2022-3-17184、高分子科学和材料、高分子科学和材料1、1920年德国施陶丁格提出了高分子概念，创立了高分子链型学年德国施陶丁格提出了高分子概念，创立了高分子链型学说，建立了高分子粘度与分子量的定量关系，荣获说，建立了高分子粘度与分子量的定量关系，荣获1953年诺贝尔年诺贝尔化学奖化学奖2、1953年（德）齐格勒成功地在常温常压下将乙烯聚合成聚乙烯年（德）齐格勒成功地在常温常压下将乙烯聚合成聚乙烯，1955年（意）纳塔实现了丙烯的定向聚合，荣获年（意）纳塔实现了丙烯的定向聚合，荣获1

28、963年诺贝尔年诺贝尔化学奖化学奖3、1936年弗洛里提出了缩聚反应中所有功能团具有相同的基础原年弗洛里提出了缩聚反应中所有功能团具有相同的基础原理，建立了分子量与反应程度之间的定量关系公式，荣获理，建立了分子量与反应程度之间的定量关系公式，荣获1974年年诺贝尔化学奖诺贝尔化学奖2022-3-17195、化学动力学与分子反应动态学、化学动力学与分子反应动态学1、1956年（苏）谢苗诺夫、年（苏）谢苗诺夫、 （美）欣歇尔伍德在化学反应机理、反（美）欣歇尔伍德在化学反应机理、反应速度和链式反应方面的开创性研究，荣获应速度和链式反应方面的开创性研究，荣获1956年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2、艾根

29、提出了发生在千分之一秒内的快速反应的方法和技术，波特、艾根提出了发生在千分之一秒内的快速反应的方法和技术，波特、洛里升提出和发展了闪光光解法技术用于研究发生在十亿分之一秒、洛里升提出和发展了闪光光解法技术用于研究发生在十亿分之一秒内的快速化学反应，荣获内的快速化学反应，荣获1967年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖3、 （美）李远哲、赫希巴赫、（美）李远哲、赫希巴赫、 （加）波拉尼，发明了获得各种态信（加）波拉尼，发明了获得各种态信息的交叉束技术，红外线化学发光方法，对微观反应动力学研究作出息的交叉束技术，红外线化学发光方法，对微观反应动力学研究作出的贡献，荣获的贡献，荣获1986年诺贝尔化学奖年诺

30、贝尔化学奖4、 （美）（美） Zewail利用飞秒激光技术研究超快速化学反应和过渡态，利用飞秒激光技术研究超快速化学反应和过渡态，荣获荣获1999年诺贝尔化学奖年诺贝尔化学奖2022-3-17206、生命科学的重大贡献（、生命科学的重大贡献（1）20世纪初开始生物小分子（如糖、血红素、叶绿素、维生素等）的化世纪初开始生物小分子（如糖、血红素、叶绿素、维生素等）的化学结构与合成研究就多次获诺贝尔化学奖学结构与合成研究就多次获诺贝尔化学奖1955年首次合成多肽激素催产素和加压素，获年首次合成多肽激素催产素和加压素，获1955年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1953年提出了年提出了DNA分子双螺旋结

31、构模型，获分子双螺旋结构模型，获1962年诺贝尔医学奖；年诺贝尔医学奖；1960年成功地测定了鲸肌红旦白和马血红蛋白的空间结构，获年成功地测定了鲸肌红旦白和马血红蛋白的空间结构，获1962年年诺贝尔化学奖；诺贝尔化学奖；1980年年DNA分裂和重组研究，分裂和重组研究，DNA测序方法，开创了现代基因工程测序方法，开创了现代基因工程，获，获1980年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；2022-3-17216、生命科学的重大贡献（、生命科学的重大贡献（2）1982年发明年发明”象重组象重组”技术和揭示病毒和细胞内遗传物质的结构，技术和揭示病毒和细胞内遗传物质的结构，获获1982年诺贝尔化学奖；年诺贝尔

32、化学奖；1984年发明多肽固相合成法，获年发明多肽固相合成法，获1984年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1988年测定细菌光合反应中心膜旦白色素复合体的三维结构，年测定细菌光合反应中心膜旦白色素复合体的三维结构，获获1988年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1989年发现核糖核酸酶，获诺贝尔化学奖；年发现核糖核酸酶，获诺贝尔化学奖；1993年发明寡核苷酸定点诱变法和多聚酶链式反应技术（对基因年发明寡核苷酸定点诱变法和多聚酶链式反应技术（对基因工程的贡献）获工程的贡献）获1993年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；1997年发现能量分子年发现能量分子ATP的形成过程，发现了维持细胞中钠、钾的形成过程，

33、发现了维持细胞中钠、钾离子的酶，并阐明其作用机理，获离子的酶，并阐明其作用机理，获1997年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；2022-3-1722（二）化学工业的大发展（二）化学工业的大发展2022-3-1723 1 1、石油化工、石油化工20世纪是石油化工大发展的一百年。世纪是石油化工大发展的一百年。（1）世界化工总产值为）世界化工总产值为1万亿美元左右，其中万亿美元左右，其中80以上的产品与石油化工有关，世界乙烯年生产以上的产品与石油化工有关，世界乙烯年生产能力达能力达5000万吨；万吨；（2）催化剂已成为石油化工的核心技术（）催化剂已成为石油化工的核心技术（20世世纪纪30年代催化剂进入了

34、石油化工的大门）年代催化剂进入了石油化工的大门）2022-3-17242、三大合成材料、三大合成材料全世界年生产能力：合成橡胶全世界年生产能力：合成橡胶1200万吨、合成纤维万吨、合成纤维1500万吨、塑料万吨、塑料6000万吨万吨第一个合成纤维尼龙第一个合成纤维尼龙66的发明者的发明者Carothers，美国杜邦公司使美国杜邦公司使之工业化之工业化；涤纶涤纶纤维是纤维是1940年英国年英国T.R.Whinfield J.T.Dickson 首先合成，英国卜首先合成，英国卜内门公司使之工业化内门公司使之工业化；第一个合成橡胶由第一个合成橡胶由美国美国J.A.Nieuwland R.T.Coll

35、ins发明，发明，1931杜邦公杜邦公司使之工业化；司使之工业化；聚乙烯和聚乙烯聚乙烯和聚乙烯塑料，塑料，1957年由意大利年由意大利Montecatini公司使之工业化公司使之工业化2022-3-1725 3、合成氨工业、合成氨工业2011年，世界年产量约年，世界年产量约2.27亿吨，中国亿吨，中国5000万吨。万吨。1909年德国年德国哈伯哈伯成功地建立了合成氨装置，并取得了专利（成功地建立了合成氨装置，并取得了专利（条件：锇催化剂、条件：锇催化剂、300500atm、500600C,生产能力：生产能力：80g/h),是是20世纪化学工业发展中的一个重大突破世纪化学工业发展中的一个重大突破

36、,荣获荣获1918年诺贝尔化学奖；年诺贝尔化学奖；德国巴登苯胺纯碱公司购买了专利，由德国巴登苯胺纯碱公司购买了专利，由C.Bosch担任领导实施工业化（条件：铁催化剂、担任领导实施工业化（条件：铁催化剂、150300atm、400500C，*生产能力：生产能力：45万万t/a ) C.Bosch荣获荣获1931年诺贝尔化学奖。年诺贝尔化学奖。2022-3-17264、医药工业、医药工业世界年销售量约为世界年销售量约为3000亿美元，临床有效化学药物亿美元，临床有效化学药物2万种，常用药万种，常用药1000种种1909年德国艾里希合成了治疗梅毒的特效药胂凡纳明；年德国艾里希合成了治疗梅毒的特效药

37、胂凡纳明；1932年德年德国国G.Domagk发现磺胺类药百浪多息，荣获发现磺胺类药百浪多息，荣获1939年诺贝尔生理年诺贝尔生理及医药奖；二战后逐渐由青霉素、四环素、红霉素、氯霉素、头及医药奖；二战后逐渐由青霉素、四环素、红霉素、氯霉素、头孢霉素等抗生素代替；孢霉素等抗生素代替；新药研究转向针对明确了的药物靶分子，新药研究转向针对明确了的药物靶分子，1988瑞典瑞典Astra公司推出公司推出奥美拉唑，奥美拉唑，1997年销售量约为年销售量约为29亿美元，一举成为世界销售额的亿美元，一举成为世界销售额的第一位。第一位。2022-3-1727(三) 化学发展的特点与地位2022-3-17281.

38、 20世纪化学发展的特点世纪化学发展的特点（1） 20世纪化学发展在地域上形成过两世纪化学发展在地域上形成过两 个个 中心中心1945年前是以德国为代表的欧洲国家（德国年前是以德国为代表的欧洲国家（德国15人、法国人、法国7人、英国人、英国6人、美国人、美国3人、有人、有10个国家）个国家）1945年后年后20世纪世纪化学发展中心移向美国（美国有化学发展中心移向美国（美国有45人、人、16个国家）个国家）（2）现代化学研究中的许多重大进展都是多学科综合研）现代化学研究中的许多重大进展都是多学科综合研究的结果（居里夫人，伍德沃德，究的结果（居里夫人，伍德沃德，1985年诺贝尔奖授予年诺贝尔奖授予

39、美数学家普特曼、物理学、化学家卡尔拉）美数学家普特曼、物理学、化学家卡尔拉）2022-3-17292、20世纪末化学的地位世纪末化学的地位化学在化学在20世纪都取得了辉煌的成就，但未获得社会应有世纪都取得了辉煌的成就，但未获得社会应有的认可。的认可。北大化学系学生会对本科生的调研显示，有北大化学系学生会对本科生的调研显示，有75的同学的同学认为化学是成熟的老科学，发展前途不大。认为化学是成熟的老科学，发展前途不大。2022-3-1730（1）化学未获社会认同的原因分析）化学未获社会认同的原因分析 1）化学家太谦虚，不会向社会宣传化学与化工对社会的重要贡献。报）化学家太谦虚，不会向社会宣传化学与

40、化工对社会的重要贡献。报刊上常说刊上常说20世纪有六大技术，其中没有化学和化工。世纪有六大技术，其中没有化学和化工。 2）化学是中心科学，与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间）化学是中心科学，与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学（和核科学等八大朝阳科学（Sun-rise sciences）都有紧密的联系，产生了）都有紧密的联系，产生了许多交叉学科。但化学家很谦虚，放弃交叉学科的冠名权，在社会上造许多交叉学科。但化学家很谦虚，放弃交叉学科的冠名权，在社会上造成化学被肢解的错误印象。成化学被肢解的错误印象。Nature在在2001年发表社论说：年发表社论说：“化学

41、的化学的形象被其交叉学科的成功所埋没形象被其交叉学科的成功所埋没”。2022-3-1731 3）朝阳科学在组建队伍时拉走了不少化学家。）朝阳科学在组建队伍时拉走了不少化学家。 化学向朝阳科学输送队伍，本是好事，但希望社会能够认同化学对发展朝化学向朝阳科学输送队伍，本是好事，但希望社会能够认同化学对发展朝阳科学的重要作用，而不是因为化学没有用处，使化学工作者纷纷转行。阳科学的重要作用，而不是因为化学没有用处，使化学工作者纷纷转行。 4）化学家没有提出）化学家没有提出21世纪要解决的难题。世纪要解决的难题。 有人认为化学没有理论，只是一堆白菜。有人认为化学没有理论，只是一堆白菜。 5）化学没有树立

42、品牌，缺少品牌意识。）化学没有树立品牌，缺少品牌意识。 化学与化工被认为是污染源，这也是缺少生源的原因之一。其实，化学家化学与化工被认为是污染源，这也是缺少生源的原因之一。其实，化学家已提出绿色化学的奋斗目标。化学家不但要认识世界、改造世界，还要保已提出绿色化学的奋斗目标。化学家不但要认识世界、改造世界，还要保护世界。护世界。 2022-3-1732（2）20世纪，第一大技术合成化学技术 报刊上常说报刊上常说20世纪有六大技术：世纪有六大技术：1）无线电、半导体、计算机和网络等信息技术，）无线电、半导体、计算机和网络等信息技术，2）基因重组、克隆和生物芯片等生物技术，）基因重组、克隆和生物芯片

43、等生物技术，3）核科学和核武器技术，）核科学和核武器技术，4）航空航天技术和导弹，）航空航天技术和导弹，5）激光技术，）激光技术，6）纳米技术。）纳米技术。但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子和化肥的化学合但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子和化肥的化学合成技术。成技术。2022-3-1733上述六大技术如果缺少一二个，人类照样生存，但如没有上述六大技术如果缺少一二个，人类照样生存，但如没有合成氨合成氨和尿素的和尿素的技术，世界技术，世界70亿人口有一半要饿死。没有合成抗生素和新药物，人类平均亿人口有一半要饿死。没有合成抗生素和新药物，人类平均寿命要缩短寿命要缩短25年。没有合成纤

44、维、合成橡胶、合成塑料，人类生活要受到年。没有合成纤维、合成橡胶、合成塑料，人类生活要受到很大影响。很大影响。没有合成大量新分子新材料，上述六大技术根本无法实现。但化学和化工没有合成大量新分子新材料，上述六大技术根本无法实现。但化学和化工界非常谦虚，从来不提抗议。界非常谦虚，从来不提抗议。我们应该理直气壮地大力宣传我们应该理直气壮地大力宣传20世纪有七大技术，第一是化学合成技术。世纪有七大技术，第一是化学合成技术。国外传媒把国外传媒把Harbor Process 评为评为20世纪最重要的发明，是很有道理的。世纪最重要的发明，是很有道理的。 2022-3-1734（3）化学中心科学 科学可按照它

45、的研究对象由简单到复杂的程度分为上，中，下游。科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上，中，下游。数学，物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学数学，物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。是下游。上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很深。下游科学的研上游科学研究的对象比较简单，但研究的深度很深。下游科学的研究对象比较复杂，除了用本门科学的方法以外，如果借用上游科学究对象比较复杂，除了用本门科学的方法以外，如果借用上游科学的理论和方法，往往可收事半功倍之效。化学是中心科学，是上游的理论和方法，往往可收事半功倍之效。化学是中心科学，是上游和下游的必经之地

46、，永远不会像有些人估计的那样，将要在物理学和下游的必经之地，永远不会像有些人估计的那样，将要在物理学与生物学的夹缝中逐渐消亡。与生物学的夹缝中逐渐消亡。中心科学还有另一层含义，因为化学与八大朝阳科学都产生交叉学中心科学还有另一层含义，因为化学与八大朝阳科学都产生交叉学科。这也说明中心科学的重要性。科。这也说明中心科学的重要性。 2022-3-1735化学存在的问题作为中心学科的形象反而被其交叉学科的成就所埋没 但化学家非常谦虚，在交叉学科中放弃冠名权。但化学家非常谦虚，在交叉学科中放弃冠名权。例如例如“生物化学生物化学”被称为被称为“分子生物学分子生物学”，“生物大分子的结构化生物大分子的结构

47、化学学”被称为被称为“结构生物学结构生物学”，“生物大分子的物理化学生物大分子的物理化学”被称为被称为“生物物理学生物物理学”，“固体化学固体化学”被称为被称为“凝聚态物理学凝聚态物理学”，溶液理论，溶液理论、胶体化学被称为、胶体化学被称为“软物质物理学软物质物理学”，量子化学被称为，量子化学被称为“原子分子原子分子物理学物理学”等。等。又如人类基因计划的主要内容实际上是基因测序的分析化学和凝胶又如人类基因计划的主要内容实际上是基因测序的分析化学和凝胶色层等分离化学，但社会上只知道基因学，看不到化学家在其中有色层等分离化学，但社会上只知道基因学，看不到化学家在其中有什么作用。什么作用。2022

48、-3-1736再如分子芯片、分子马达、分子导线、分子计算机等都是化学家再如分子芯片、分子马达、分子导线、分子计算机等都是化学家开始研究的，但开创这方面研究的化学家却不提出开始研究的，但开创这方面研究的化学家却不提出“化学器件学化学器件学”这一新名词，而微电子学专家马上看出这些研究的发展远景，这一新名词，而微电子学专家马上看出这些研究的发展远景，并称之为分子电子学。并称之为分子电子学。内行人知道分子生物学正是生物化学的发展。在这个交叉领域里内行人知道分子生物学正是生物化学的发展。在这个交叉领域里化学家与生物学家共同作战，把科学推向前进。但在中学生或外化学家与生物学家共同作战，把科学推向前进。但在

49、中学生或外行看来，行看来，“分子生物学分子生物学”中中“化学化学”一词消失了，觉得化学的领一词消失了，觉得化学的领域越来越小，几乎要在生物学与物理学的夹缝中消亡。域越来越小，几乎要在生物学与物理学的夹缝中消亡。2022-3-1737这样化学这门重要的中心科学（这样化学这门重要的中心科学（Central science）反而）反而被社会看作是伴娘科学（被社会看作是伴娘科学（Bridesmaid science）而不受）而不受重视，化学家居然不喊不叫也不抱怨。重视，化学家居然不喊不叫也不抱怨。化学家的谦虚本是美德，但因此而在社会上造成化学化学家的谦虚本是美德，但因此而在社会上造成化学是落日科学（是

50、落日科学（Sunset science）的印象，吸引不到优秀）的印象，吸引不到优秀的年轻学生，这个问题就大了。的年轻学生，这个问题就大了。2022-3-1738化学有没有理论？ 有人说：化学没有理论，这也是化学不被认同的理由之一。对于这个有人说：化学没有理论，这也是化学不被认同的理由之一。对于这个问题，唐敖庆先生有很好的回答。问题，唐敖庆先生有很好的回答。唐先生说唐先生说19世纪的化学有三大理论成就：世纪的化学有三大理论成就：（1）经典原子分子论，包括建筑在定比、倍比定律基础上的道尔顿）经典原子分子论，包括建筑在定比、倍比定律基础上的道尔顿原子论，和以碳原子论，和以碳4价及开库勒等的工作为中心