來一場有關化學的修行

Chem is try：化學是嘗試

初中時我們就已經(jīng)開始接觸化學了，相信許多人對化學并不陌生。然而，你真的了解化學嗎？

B站（bilibili官方網(wǎng)站）流傳著一個很火的叫作“美麗化學”的系列視頻，它是由中國科學技術大學先進技術研究院和清華大學出版社聯(lián)合制作的一個原創(chuàng)數(shù)字科普項目。視頻里的銅樹生長、熒光液滴等美麗畫面讓人印象深刻。除此之外，化學世界里還有許多奇妙有趣的現(xiàn)象，比如“法老之蛇”實驗、碘鐘反應、“大象牙膏”實驗等。不過，這些都只是化學的其中一小部分內(nèi)容。

等到真正進入應用化學專業(yè)學習之后，我才發(fā)現(xiàn)，中學時期學習的化學只是皮毛中的皮毛。例如，初中時，我們知道原子的電子層數(shù)等于它的周期數(shù)；到了高中，我們知道每一個電子層還可以分為不同的電子亞層；而上了大學，我們便要從理論根源上，利用薛定諤方程等來解釋原子內(nèi)電子的排布。隨著理論學習的不斷深入，我的學科視野和學科思維逐漸被打開，我開始學著用化學的眼光來看世界。

對我而言，化學是一門研究性和探索性很強的學科，我們化學生常常把化學的英文名稱Chemistry拆分為：Chem is try（化學是嘗試）。是的，學習化學就是需要不斷地進行實驗、嘗試和探索。

普通的實驗課程，一般按照教材上已經(jīng)寫好的實驗模板，算好的預期結果，一步步操作，就像是在森林里，老師指著一只被綁住的兔子，讓大家把兔子抓回來。而我們班級會有一門特殊的實驗課程——科研訓練，課前，老師會給出一個目標產(chǎn)物，讓我們自行設計合成路線，并且互相討論，分析路線的利弊，同時權衡產(chǎn)率、經(jīng)濟等諸多因素，進行修改，最終大家敲定一個實驗方案，這就像是老師給出一個目標——抓兔子，并為大家提供抓捕可能用到的工具，我們就沿著兔子的足跡，在化學的森林中摸索搜尋兔子的蹤影，一起想辦法把它抓住。但是在這過程當中，總會出現(xiàn)這樣或那樣的問題。

記得有一次做實驗，我們小組和其他小組的實驗現(xiàn)象每一步都不一樣，過色譜柱的時候，其他小組的都是黃色、橙色分層，而我們小組的分層卻像極了皮蛋——上層墨綠，下層淺黃，而且最終得到的不是目標產(chǎn)物。奇怪了，明明每一步都是按照要求操作的呀？我們連忙向老師求助，老師也很驚訝地表示：“我?guī)Я硕嗄陮W生實驗，從沒見過這樣的情況……”最后，老師發(fā)現(xiàn)無水乙醇試劑瓶中的氣味不對，是乙酸乙酯——原來試劑瓶中的試劑被裝錯了！因此我們這個實驗就像數(shù)學計算中抄錯了數(shù)據(jù)一樣，雖然努力了很久，但最終是無用功。我們從這次實驗中吸取了經(jīng)驗教訓，之后每次實驗加試劑前都會再三確認。還有一次我們要將石油醚和二氯甲烷以1∶3的體積比例混合進行色譜柱洗脫，有一組同學卻怎么都無法將產(chǎn)物洗脫出來，老師直接掂了一下兩個試劑瓶，告訴他們：“你們這兩個瓶子里面都是石油醚，可能是去補充試劑的時候倒錯了?！薄巴郏蠋熢趺匆坏嗑椭腊?！都不用聞一聞的嗎？”他們特別驚訝。“因為二者的密度相差比較多”，老師后來解釋道。我們由此感受到了靈活運用理論知識在實驗過程中帶來的便利。

在實驗過程中，我們最大的收獲往往不是最終的成果，而是從抽絲剝繭的鉆研中體會科研探索帶來的成就感和滿足感?；瘜W的學習不斷更新著我對這個世界的認知，自然界中存在著很多我們到現(xiàn)在仍然無法解釋的問題，我們現(xiàn)在依然在化學的林中探索著，以后也會是如此。

學化學＝學數(shù)學＋學物理＋學化學

需要說明的是，不同院校對化學類專業(yè)的劃分存在差異，如某些工科類院校常常將化學類（理學門類，偏研究）與化工類（工學門類，偏應用）放在一個學院，按大類進行招生，而另一些院校會分別設置化學系和化學工程學院，但不管院系如何設置，有機化學、無機化學、物理化學和分析化學這四大基礎課程都是化學生的必修課程。

以我就讀的中南大學為例，其下設的化學化工學院就有應用化學、制藥工程、化學工程與工藝三個專業(yè)。這三個專業(yè)均按照“化工與制藥類（化學生物環(huán)境大類）”進行大類招生，大一的時候這幾個專業(yè)所學的課程都是一樣的，大一下學期開始進行專業(yè)分流，在此之后不同專業(yè)會有不同的學習側重點。

除了高等數(shù)學、高級英語等公共課程，我們的主修課程有無機化學（含實驗）、高等無機化學、有機化學（含實驗）、分析化學（含實驗）、儀器分析（含實驗）、物理化學（含實驗）、物理有機化學、化工原理（含實驗）、結構化學（含實驗），以及和化學學科有一定交叉的大學物理（含實驗）等課程。應用化學專業(yè)和許多學科都有一定的交叉，例如物理、生物、數(shù)學，等等，這要求學生的知識面要足夠寬廣，理論功底要足夠深厚，因此我們經(jīng)常開玩笑說：“學數(shù)學＝學數(shù)學，學物理＝學數(shù)學＋學物理，學化學＝學數(shù)學＋學物理＋學化學?！倍趯I(yè)所學課程中，物理化學（含實驗）、結構化學（含實驗）是同學們公認比較難的課程，物理化學（含實驗）甚至還被戲稱為學院的“三大名掛”之一。

在理論課程的學習上，“強基班”更加注重夯實基礎理論。例如，普通班級的無機化學（含實驗）課只需一個學期便可學完，而我們則要一年。同時，我們還會接觸到一些研究生課程，例如高等無機化學、物理有機化學（或高等有機化學）等。在實驗課上，我們還會進行專門的無機化學和有機化學的科研訓練，感受真正的科研。大一下學期，我們可以自主選擇導師，由導師帶領，增長實驗室經(jīng)驗，參與科研項目。例如，在高分子化學課上，導師會讓我們根據(jù)自己感興趣的研究方向做學習演示，鍛煉我們的文獻檢索閱讀能力、演講能力和團隊協(xié)作能力，同時也會定期邀請專家開講座，讓我們可以和科研“大?！泵鎸γ娼涣?。

應用化學，沒你想的那么“坑”

化學的應用早已滲透我們生活的方方面面，它與我們的衣、食、住、行，乃至當今所有高新技術，都有著密切的關系。應用化學不僅是開發(fā)基本化工原料、無機材料、有機精細化學品、高分子材料等的基礎，而且在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、海洋開發(fā)、航天航空、信息產(chǎn)業(yè)、環(huán)境保護、生物工程、國防建設，乃至日常生活領域都發(fā)揮著越來越重要的作用。

在學術界，化學一定算得上是中國“最牛”的專業(yè)。2025年3月，全球領先的信息分析公司愛思唯爾（Elsevier）統(tǒng)計，2024年“中國高被引學者”（Highly Cited Chinese Researchers）榜單中，化學學科高被引學者最多，共501位，說明其研究成果在學術界及產(chǎn)業(yè)界獲得較高認可度。

化學之路是一場漫長的修行，要坐得冷板凳，下得苦功夫。如果你是真心喜歡化學，想為我國化學事業(yè)的進步做出自己的一份貢獻，你可以選擇走學術道路，碩博階段到國外留學、深造，像日本、德國都是不錯的選擇，回國后有機會進入高校當老師，從事科研方面的工作；如果想追求比較穩(wěn)定的生活，可以到中學當化學老師，教書育人，或者考公務員、選調(diào)生，進入石油化工、環(huán)保、商品檢驗、衛(wèi)生防疫、海關、醫(yī)藥、精細化工廠等生產(chǎn)、技術、行政部門或廠礦企業(yè)從事應用研究、科技開發(fā)、生產(chǎn)技術和管理工作，為人民服務；也可以到生物制藥企業(yè)、化工企業(yè)、新能源企業(yè)等從事產(chǎn)品研發(fā)工作。

當前，化工行業(yè)的競爭相對來說比較激烈，想要在行業(yè)內(nèi)站穩(wěn)腳跟，不僅需要深厚的理論功底，還得有刻苦鉆研的精神。如果你已經(jīng)做好了進入應用化學專業(yè)學習的準備，歡迎和我一起走進這個美麗新世界的大門！