談無機化學(xué)的發(fā)展前沿

關(guān)穆薩

[摘要]：在人類的發(fā)展歷程中，無機化學(xué)扮演著越來越重要的角色。因為無機化學(xué)主要解決的是人類生產(chǎn)和實踐中產(chǎn)生的問題，并且準(zhǔn)確地將理論和實際生產(chǎn)相結(jié)合，也就是將化學(xué)內(nèi)部理論繼續(xù)發(fā)展和整體社會發(fā)展相結(jié)合。文章對無機化學(xué)的發(fā)展進程進行了簡要的概述，簡單的概況了無機化學(xué)的研究進展歷史，新型發(fā)展方向。

[關(guān)鍵詞]：無機化學(xué)；發(fā)展前沿

化學(xué)是一種廣泛運用于人們生活與工作中的自然科學(xué)，是一種基于原子、分子層次，進而對物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)變化規(guī)律的科學(xué)。而無機化學(xué)作為化學(xué)領(lǐng)域的一個重要二級學(xué)科及分支，細致研究了無機物質(zhì)的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)和相關(guān)化學(xué)。例如：碳氧化物、硫化物、碳酸及碳酸鹽都屬于無機化學(xué)的研究范圍。

由于當(dāng)前科研工作的復(fù)雜性與不確定性，多個領(lǐng)域的研究都出現(xiàn)相互滲透并且相輔相成的現(xiàn)象。目前，無機化學(xué)的主要發(fā)展趨勢是偏向新型的無機化合物的合成和應(yīng)用，以及對新研究領(lǐng)域的不斷探索，并對其進行持之以恒的開辟和建立。

例如，生物無機化學(xué)是生物學(xué)和無機化學(xué)相互滲透的邊緣學(xué)科；固體無機化學(xué)是21世紀(jì)大熱的新型研究方向。

1、無機化學(xué)的發(fā)展進程

早期的人類在發(fā)展中逐漸學(xué)會了使用閃電擊打木頭致燃燒而產(chǎn)生的火到后來的“鉆木取火”也就是使用一定的技術(shù)使化學(xué)元素充分地為人類所用，當(dāng)然那時的技術(shù)還是較為低級的，不夠成熟的。再到后來的古代中國煅燒陶瓷，鍛造青銅器，直到這時，人類才真正地開始使用“高級”的技術(shù)，運用化學(xué)原理和知識技術(shù)將某些元素轉(zhuǎn)變?yōu)樾再|(zhì)不同，用法不同的物質(zhì)。由于最初的化學(xué)研究多為無機物，所以近代無機化學(xué)的開始也標(biāo)志著近代化學(xué)的開端。

近代化學(xué)始于英國的玻意耳、法國的拉瓦錫以及英國的道爾頓。玻意耳對化學(xué)基礎(chǔ)做了許多基本研究，比如氫氣、磷的制備，金屬酸的反應(yīng)以及燃燒反應(yīng)等。他著重強調(diào)了元素和與合物間差別所在，為化學(xué)的建立做出了巨大的貢獻。拉瓦錫再使用天平測量之后提出了質(zhì)量守恒定律，這也是化學(xué)學(xué)科最重要的定律之一。同時，他確定了物質(zhì)燃燒是基于氧化作用，推翻了持續(xù)百年之久的“燃素說”，以此促進了化學(xué)的發(fā)展。而英國的道爾頓則提出了原子學(xué)說，說明一切元素都是由不能再分割的原子所組成。由此，化學(xué)這門科學(xué)正式宣告成立。

19世紀(jì)30年代時，化學(xué)領(lǐng)域已知的元素已達60多種，俄國化學(xué)家門捷列夫?qū)@些元素進行了較為細致的研究，從而發(fā)現(xiàn)了元素周期律。隨后，他將已知的元素按性質(zhì)進行分類，并繪出了世界上第一張元素周期表。周期律對以后化學(xué)的人工合成新元素以及各元素之間的性質(zhì)類比、尋找替代元素等具有重要作用，因此，元素周期表也對無機化學(xué)的現(xiàn)代發(fā)展起到了不可或缺理論支柱。無機化學(xué)的研究重點在于解決材料、能源、生命、信息和環(huán)境等領(lǐng)域中的科學(xué)問題。在1945年核彈，計算機等相關(guān)技術(shù)的成熟后，原子能技術(shù)、計算機、通信等技術(shù)大大地推動了無機化學(xué)的發(fā)展。

現(xiàn)代無機化學(xué)的發(fā)展同樣運用到了大量物理方法和數(shù)學(xué)定量計算，正在由一個單一學(xué)科向邊緣學(xué)科、交叉學(xué)科迅猛發(fā)展。例如：二茂鐵的合成是這一時代的重要特征，二茂鐵是最早被發(fā)現(xiàn)的夾心配合物，二茂鐵的合成打破了無機化學(xué)和有機化學(xué)的界限從而開始復(fù)興無機化學(xué)。由此，無機化學(xué)進入了高速發(fā)展時期，同其他化學(xué)學(xué)科分支一樣，從描述性科學(xué)向推理性科學(xué)過渡、從定性向定量過渡、從宏觀向微觀深人。

2、無機化學(xué)的研究及運用方向

2.1生物無機化學(xué)

生物無機化學(xué)是現(xiàn)今無機化學(xué)學(xué)科中一門運用較廣泛的分支學(xué)科，它是生物學(xué)與無機化學(xué)的交叉產(chǎn)物。其研究對象多為生物體內(nèi)的金屬（和少數(shù)非金屬）元素及其化合物。生物無機化學(xué)的研究對象范圍之廣，從分子顆粒大小來說，其涵蓋了從生物小分子到生物大分子；從研究的系統(tǒng)來看，它又囊括了從單獨的生物分子到整體生物體系。而近年來，研究者們又開始了對細胞層次的研究，并且逐年擴大對其的研究規(guī)模與研究力度。

而我國對生物無機化學(xué)的研究主要體現(xiàn)在：稀土元素生物無機化學(xué)、藥物中的金屬及抗癌活性配合物的作用機理、金屬離子與細胞的作用、生物礦化，環(huán)境保護等方面。其中，在研究金屬蛋白的結(jié)構(gòu)與功能作用、生物大分子與金屬配合物的相互作用、生物礦化、金屬離子生物效應(yīng)的化學(xué)基礎(chǔ)以及無機藥物化學(xué)等方面都具有了相對成熟的研究團隊與相對固定的研究方向，并且，研究隊伍也趨于年輕化。

對生命過程的研究是生物無機化學(xué)中最重要的研究之一。生命過程的核心之一是能量的轉(zhuǎn)換，而能量轉(zhuǎn)換的中心過程是電子的傳遞，因而生物電傳遞成為近年來生物無機化學(xué)研究的熱門課題，包括以微生物培養(yǎng)基為電解液的生物原電池研究以及對生物電的利用。

我國的生物無機化學(xué)是在國際學(xué)術(shù)潮流引領(lǐng)之下，初步發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。在短短的幾十年的時光中，在研究人員的共同努力下，不僅得到了令人矚目的成果，并且涌現(xiàn)一大批愿為科學(xué)獻身的年輕人才。而從長遠來看，我國生物無機化學(xué)學(xué)科的發(fā)展將趨向于生物大分子更深層次的研究，并且逐步在國際無機化學(xué)領(lǐng)域展露頭角。

2.2綠色化學(xué)

綠色化學(xué)的核心是使用一定的化學(xué)技術(shù)從源頭徹底治理或減少現(xiàn)代工業(yè)和化學(xué)實驗中產(chǎn)生的對人體有害，對大自然有明顯危害作用的副產(chǎn)物，而不是先污染再治理。

近年來，研究開發(fā)無毒、無害的原料代替有毒、有害的原料來生產(chǎn)所需要的化工產(chǎn)品等等已經(jīng)成為綠色化學(xué)的研究熱點之一。比如對新型制冷劑的研究，當(dāng)人們已經(jīng)意識到價格低廉，使用方便，效果明顯的氟利昂對環(huán)境有著極大的傷害，例如，氟利昂會破壞生物賴以生存的臭氧層，加劇溫室效應(yīng)等等。就開始了對新型制冷劑的研究。比如碳氫化合物特別是丙烷已經(jīng)在石化工業(yè)大型制冷裝置中應(yīng)用多年。因為丙烷具有優(yōu)良的熱力性能，相對分子質(zhì)量比氨大，但不及氟利昂中的CFC、HCFC、HCF的效果顯著。除此之外，還有能夠防止白色污染的生物降解塑料的研究開發(fā)及應(yīng)用等。因此，綠色化學(xué)越來越受到人們的歡迎。

2.3固體無機化學(xué)

固體無機化學(xué)是一門由固體物理、無機化學(xué)、材料科學(xué)等學(xué)科的相互滲透、交叉形成的一門邊緣學(xué)科。固體無機化學(xué)趨向于研究無機化學(xué)材料的性質(zhì)、組成、結(jié)構(gòu)、制備、功能等一系列相關(guān)領(lǐng)域，屬于現(xiàn)今無機化學(xué)領(lǐng)域中研究較為熱門，運用較為廣泛的學(xué)科。

在該領(lǐng)域，研究人員們不斷發(fā)現(xiàn)了許多具有特殊功能的化合物，如：C60 、納米材料、火箭助燃劑N2H4等等。同時，研究人員們也在原電池，電解池等方面廣泛應(yīng)用了固體無機化學(xué)方面的知識，并獲得了較為重大突破，可以使化學(xué)物質(zhì)在電流的作用下所產(chǎn)生的能量以及物質(zhì)充分地為人類所用。而在對鹽類水解的相關(guān)研究中，研究人員們發(fā)現(xiàn)便于找到元素內(nèi)在的性質(zhì)和微觀數(shù)據(jù)的方法，從而引導(dǎo)人們制造出更加精密的測量儀器和材料，在無機化學(xué)中起到了不容小視的作用。在固態(tài)物體中，有著比液態(tài)和氣態(tài)更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，所以對固體無機化學(xué)研究的發(fā)展前景也是非常廣闊的。

3.結(jié)束語

面對不斷加快的生活腳步、面對不斷提高到人民生活需求與對自然改造的要求、面對環(huán)境科學(xué)、材料科學(xué)、信息技術(shù)科學(xué)等眾多學(xué)科的高速崛起、快速發(fā)展的挑戰(zhàn)，化學(xué)作為“前輩”學(xué)科也在不斷地進步出新，努力設(shè)計出新型品種來滿足國民物質(zhì)文化生活需求，使人類的生活方式更加簡單。當(dāng)然，對化學(xué)的研究最終的目的是造福國家，造福人類，盡管人們也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多，但是，大自然是無窮無盡的，還有更多的未知世界等待我們的探索。雖然這很困難，但是我相信，我們在國家和黨的領(lǐng)導(dǎo)下，一定能克服種種困難完成我們的任務(wù)，推動國家的發(fā)展，從而實現(xiàn)中華民族的偉大復(fù)興！

[參考文獻]：

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[3]陳立平，無機化學(xué)科學(xué)發(fā)展趨勢簡介，大連大學(xué)學(xué)報，1996，6