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1、中国化学的发展与展望化学论文中国化学的发展与展望_化学论文文章摘要： 白春礼化学是一门实用的中心学科，它与数学、物理学等学科共同成为当代自然科学迅猛发展的基础。化学的核心知识已经应用于自然科学的方方面面，与其他学科相辅相成，构成了创造自然、改造自然的强大力量。一、50年来我国化学学科的发展历程与成就中国的近代化学在明末清初由欧洲传入，而明显的发展则开始于20世纪20年代，特别是1932年中国化学会成立以后。中国现代化学的迅速发展则是建国以后的事。1.发展历程我国化学在建国以来的发展，大致可以分为4个阶段。（1）第一阶段（19491955年）1949年，新成立的中国科学院的21个研究所中，有物理

2、化学研究所（上海）和有机化学研究所（上海）。至1956年科学院化学类研究所已有4个，分别是有机所、大化所、应化所和化学所。当时高等院校也有一支研究力量，在中国化学会主办的化学学报上19541957年共发表215篇，其中高等院校的成果就有104篇。新中国成立后，有机化学方面：利用我国生物资源开展天然产物化学（尤其是中草药）的研究、合成抗生素类药物和甾体激素；物理化学方面开展了量子化学、晶体化学、热化学、胶体化学等方面的研究。我国的无机合成工作是以工业生产为先导的，1953年对侯德榜改进和发展的制碱法进行了生产规模的设计，1964年开始推广。除了制酸、氯碱和肥料工业获得大规模发展之外，我国已能对6

3、0多种元素的化合物进行不同规模的生产，品种近400种。我国分析工作者在着重建立和改进经典分析方法（化学分析）的同时，开始发展仪器分析方法，白手起家，建成了包括无机、微量有机的定性定量分析在内的相当完整的科研体系和有效的化学分析方法，如同位素分析方法的建立。建国初期对微量和半微量定性分析进行了较多的研究。在50年代末和60年代初即开始研究超微量分析，同时改进了基于燃烧的各种测定方法。为了尽快地进行经济建设，完成国家的工业化，在“任务带学科”的发展方针指导下，一些新的学科从无到有地建立起来，高分子就是一个代表。1952年，国家交给中国科学院有机化学研究所两项任务：聚甲基丙烯酸甲酯（有机玻璃）与聚己

4、内酰胺（卡普纶，今名锦纶）的试制与工业化数据。这两项都属于高分子化学，成为中国早期的高分子工业。1953年，中国科学院成立全国性的高分子化合物委员会，负责规划、安排、协调全国高分子科研和生产工作，并于1954年召开了全国第一次高分子学术会议，宣读研究30余篇。中国的元素有机化学也是50年代才建立和发展起来的，主要由中国科学院、中国医学科学院和各高等学校分别担负。在最初几年里，结合恢复国民经济的任务，元素有机化学主要在3个方面做了工作。一是结合消灭血吸虫病的任务，制备锑有机化合物，19501957年间，先后应用酒石酸锑钾治疗血吸虫病患者76万人，治愈率达90%，应用葡萄糖酸锑钠治疗黑热病患者60

5、万人，永久治愈率达97.4%；二是结合农业药剂研究有机磷化合物，1950年北京农业大学合成了1605农药，改良了国际上通用的生产方法，并于1951年进行小批量生产；第三方面是为了满足中国工业生产发展对新材料的需要，开展了有机硅单体及聚合物合成的研究。解放后开始建立起合成橡胶、合成纤维和有机玻璃的化学工业。据统计，到1955年，在专门的化学类学术刊物上发表的中，有机化学、药物化学占48.5%，物理化学占14.2%，分析化学占20.9%，生物化学等占13.4%，而无机化学仅占3%。这些数字反映着当时中国的化学研究在不同领域内大致的发展状况。（2）第二阶段（19561966年）1956年，国务院着手

6、编制中国的第一个科学技术发展规划1956年至1967年科学技术发展远景规划，对我国化学的发展起了极大的推动作用。这一时期，科学院又分别在广州、成都、兰州、新疆、青海、北京、上海、山西、福建等地新建了9个新的化学类研究所。重视基础研究与完成国家急需的重大应用任务相结合，是这一时期我国化学发展的一个重要特点。12年规划提出了要加强高分子学科的建设，为满足高新尖端技术的需要而进行特种高分子的研究工作被提上了日程。1958年中国科学技术大学在世界上率先建立了高分子科学系（下设高分子物理和高分子化学两个专业），对推动我国高分子科学事业的发展起到了重要的作用。1960年中国科学院化学所组建了我国第一个高分

7、子物理研究室，同时长春应用化学研究所以合成橡胶结构表征、黏弹性和加工为目标开展研究，为我国高分子工业的初创和发展作出重要贡献。在此时期高分子科研工作者不仅合成了国外已有的品种，也合成了一些具有我国特色的新的品种。有机化学研究的主要内容是对天然产物的提取、分离与分析。其中，由有机化学家参与的具有生物活性结晶牛胰岛素的全合成，成为这一时期有机化学发展的代表之作。无机化学研究不再单纯以无机原料的分析和定性测定为发展方向，而转入对无机化合物进行较系统的定量的和基础理论的研究，在无机合成、配位化学和稀有元素三方面的研究取得很大进展。生物无机化学产生于20世纪60年代，近30年来我国在这一领域研究日益广泛

8、，尤其是近20年来取得重大进展，如通过对铂配合物与生物分子作用的研究，揭示了顺铂配合物的抗癌机理；发现了离子与人血白蛋白结合，诱导血清白蛋白产生交联缔合；还研究了稀土对单核苷酸及DNA的断裂作用等等。（3）第三阶段（19661976年）1966年开始了“文化大革命”，科学技术事业受到严重摧残。到1975年基础理论研究几乎全部停止，研究人员流散各地，全国的科学技术事业完全瘫痪。尽管如此，仍有一部分化学工作者在坚持研究，利用有限的条件做一点力所能及的工作。卢嘉锡、蔡启瑞一直在做生物固氮模型；酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成的工作在国际生物有机化学界产生了影响。聚丙烯纤维、封装材料等方面研究工作取

9、得一系列较有影响的成果。而70年代初丁烯氧化脱氢制丁二烯以及与之配套的顺丁橡胶生产工艺，是我国独立自主进行化工过程开发应用的一个典范，对我国的化工生产和材料合成有着深远的意义。（4）第四阶段（1976年以后）1978年，全国科学大会的召开，成为“科学的春天”到来的标志，但是，国内的科学研究已封闭了10年之久，对国际化学发展状况所知甚少，研究方法仍是在沿袭以前的传统，进展缓慢，各分支学科均陆续进入了一个调整期。1983年国家编制了1986年至2000年中国科学技术发展长远规划，其中的五项任务之一是抓好一批重点基础研究项目。在这一思想的指导下，化学科学的基础性研究工作有了新的部署，如开展了金属有机

10、化学、物理有机化学、络合物化学、静态与动态结构化学、分子反应动力学、表面化学（特别是固体表面化学）、光化学（包括非线性激光化学）、与发展各种新材料有关的高分子化学与物理以及无机固体化学等方面的基础研究工作，以填补过去的空白。经过70年代末到90年代初的调整与发展，我国的化学学科已比较完善，研究方向已基本明确，为90年代以后的全面发展奠定了较为坚实的基础。据统计，1985年我国化学界共发表11 906篇，仅占世界化学总数的2.6%，居第9位；而且其中仅有1 374篇是以外文发表。如果以外文发表的看作是进入国际交流的，那么日本是我国的22倍以上。由此可以看出当时我国化学界的总体水平。化学界开始注重

11、提拔年轻人才，新培养的和出国留学归来的年轻研究人员逐渐进入重要岗位。伴随着研究队伍的更替与调整，化学开始在新的起点上迎接生命科学、高新技术和国家发展所提出的种种挑战，并以科教兴国为己任，主动发展适合国家需求的理论方法、技术和潜在产业。按传统方法，我国化学学科的门类已经建立齐全，其中二级学科有物理化学、无机化学、有机化学、高分子化学、分析化学、化学工程学、环境化学，此外还有生物化学、感光化学、冶金化学、农业化学等。按国家自然科学基金委员会课题申请的专业统计，共有60多个三级基础学科，其中不包括被划归于生物、医学、材料、农业等系统的专业如生物化学、分子生物学、药物化学等。目前，我国高校共有250多

12、个化学院系，有各类化学研究机构近千个，包括国家重点实验室19个，部门开放实验室23个以及省市实验室16个，共计58个。这些实验室大都配备有先进的科学仪器装备。我国出版的中英文专业化学期刊已超过30种。1997年SCI收入数前20名的单位中，有8个为化学研究单位；国际发表被引用最多的前5个单位中，有3个单位属化学专业。根据科技统计与分析1998年第2期对中国科学院19911995年的统计资料，中国科学院的化学科技被引用的篇数和次数分别为1 011篇和2 124次，高于物理的960篇和1 810次，远超过生物、材料、地学等其他学科，而其经费投入并不高于其他学科。由此可见我国化学的面貌。我国的化学与

13、国际相比既有领先，又有差距；其贡献既显著又不全尽人意。一方面，我国化学的迅速发展，为我国自主工业的建立，包括引进技术的吸收和消化，提供了基础条件；另一方面，我国化学研究水平与国际的差距、与国家需求的差距，制约了国家许多方面的发展。其原因是多方面的，有化学自身发展时间不足的限制，有研究机制上的缺陷，有资金和政策指导上的不足，还有许多认识上的问题。2.重要成就50年来，经过科技人员的辛勤努力，我国化学领域在基础研究、应用研究和开发工作的各个方面都取得了一系列有自己特色的研究成果。据统计，截止到1997年，化学在国家自然科学奖中共获奖84项，占总数的13.9%，近年所占比例又有上升趋势。各类科研成果

14、数以千计，在国内外正式学术刊物上发表的及研究报告数以万计。下面分别从基础研究和应用发展两方面，简要叙述建国50年来我国化学科学取得的主要成果。（1）50年来化学学科在基础研究方面不断取得重大成果50年来，我国化学学科取得了一系列的研究成果。先后获得国家自然科学奖一等奖4项，二等奖29项，三等奖36项，四等奖15项。下面就一、二等获奖项目作一简要回顾和介绍。获自然科学一等奖4项： 人工全合成牛胰岛素研究（1982年获奖）1965年，我国的科学工作者经过6年多坚持不懈的努力，获得了人工全合成的牛胰岛素结晶。这是世界上第一个人工合成的蛋白质。此后，又合成了许多有实际应用价值的多肽激素，同时进行了更大

15、蛋白质分子的人工合成。胰岛素人工合成的成功，为我国蛋白质的基础研究和实际应用开辟了广阔的前景。 配位场理论研究（1982年获奖）配位场理论、分子轨道理论、价键理论构成了研究分子结构的理论基础。吉林大学唐敖庆教授等人针对配位场理论的发展需要，克服了不少概念上和数学上的困难，使配位场理论系统化、标准化和更便于广泛地实际应用，对配位场理论研究作出了显著的贡献。 分子轨道图形理论方法及其应用（1987年获奖）唐敖庆与江元生经系统研究，提出和发展了一系列新的数学技巧和模型方法，使这一量子化学形式体系，不论就计算结果或有关实验现象的解释上，均可表述为分子图形的推理形式，概括性高，含义直观，简单易行，深化了

16、化学拓扑规律的认识。 酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成（1987年获奖）核糖核酸的合成难度很大，中国科学院上海生物化学研究所王德宝及其协作者经过13年的不懈努力，制备了所有11种核苷酸（或核苷），包括4种普通核苷酸和7种稀有核苷酸，近10种核酸工具酶，以及各种化学试剂，终于在1981年实现了酵母丙氨酸转移核糖核酸的人工全合成，这是世界上首次人工合成核糖核酸。这项研究还带动了核酸类试剂和工具酶的研究。带动了多种核酸类药物，包括抗肿瘤药物、抗病毒药物的研制和应用。另外，还有29项成果获得国家自然科学二等奖：稀土催化剂定向聚合研究（1982年）化工冶金中的散式流态化（1982年）硅酸聚合作用理论（

17、1982年）强化高炉冶炼过程的基本问题（1982年）丁烯氧化脱氢制丁二烯新反应的研究（1982年）甾体激素的合成与甾体反应的研究（1982年）分子结构与性能间的定量关系诱导效应指数；同系线性规律（1982年）萃取剂的结构与性能研究（1982年）有机磷生物活性物质与有机磷化学（1987年）天花粉蛋白的化学一级结构、二级结构、空间结构研究（1987年）晶体体相结构与晶体化学的基础研究（1987年）应用量子化学成键规律和稀土化合物的电子结构（1987年）青蒿素及其类物的全合成、反应和立体化学（1987年）亚磺化脱卤研究（1987年）大孔离子交换树脂及新型吸附树脂的结构与性能（1987年）分子束反应动

18、态学与分子传能研究（1987年）有机金属导体的研究（1987年）碱-集料反应（1987年）在超声辐射作用下聚合物的降解和接枝（嵌段）共聚（1987年）无气泡气固接触稀相流态化，快速流态化，浅床流态化（1989年）氟化学中单电子转移反应的研究（1989年）高分子缩聚、加聚和交联反应统计理论（1989年）群论方法在量子化学中的新应用（1989年）有机砷、锑化合物在有机合成应用中的方法学（1993年）钼、铁、硫等原子簇化合物的合成化学与结构化学（1993年）导电聚吡咯的研究（1995年）大柴旦盐湖调查、盐卤硼酸盐化学和综合利用的基础研究（1995年）一些高张力分子的合成化学（1995年）锑、铕、铈的

19、国际原子量新标准（1997年）（2）我国的化学科学在应用基础及开发方面取得的一系列重大成果 为农业生产服务1966年，中国科学院大连化学物理研究所与化学工业部合作，研制成功了用于合成氨原料气净化新流程的脱硫、水煤气低温交换和甲烷化3种催化剂，使中国的合成氨工业迅速提高到60年代水平，至1982年，全国已在14个省、市的19家合成氨厂推广使用。该项成果被誉为中国合成氨工业的一场革命。我国研制并推广了一批新型高效低毒农药，棉红铃虫性信息素、杀雄剂、植物生长激素、水稻棉花主要害虫性引诱剂的合成和应用，光可控分解塑料地膜，高效吸水剂的研制和使用，也都促进了农业的发展。同时，我国化学家研制成功的气调储藏

20、设备氮气发生器和布基硅橡胶气调保鲜膜等保鲜方法，也已大量用于粮食和多种水果、蔬菜的保鲜。 为能源工业做出贡献20世纪50年代，科学院研制出一批用于石油炼制、天然气和煤的利用等方面的催化剂，缓解了能源紧张、尤其是液体燃料严重不足的问题。为提高我国石油的开采率，大庆石油管理局开发了能使大庆油田长期高产稳产的注水开发技术，该技术曾获1985年国家科技进步特等奖。为提高煤的利用率，如由煤出发制取液体燃料，一氧化碳加氢合成汽油，合成的汽油中无C12烃类，汽油收率为60%以上，质量亦有改善。科学院还开发了用于实现高效燃烧和脱硫目的的快速床燃煤技术。1957年我国开始研究金属氢化物，1959年报导了氢化锂与

21、氢化铝锂的研制工作。我国有关单位以LaNi5的氢化物为氢源，成功地开发出了氢燃料汽车。 为我国自然资源开发和环境保护做出贡献对天然资源的开发利用做出了成绩我国于1952年开始稀土分离化学研究，中国科学院长春应用化学研究所相继建立了一系列稀土的生产流程，北京大学提出串级萃取理论等。有关研究所系统研究了白云鄂博含氟铁矿冶炼过程中的物理化学问题，为冶炼这类世界上独特的矿石，设计合理的冶炼规程提供了科学依据。1965年中国科学院设立了盐湖研究所，建立了盐和卤水的全分析方法，得出盐湖水化学类型的分布。又解决了制取钾盐过程中一系列关键技术问题，使之成为目前我国大规模制取钾盐的主要工业路线。经过大量研究还提

22、出了提取硼酸和氯化钾的新工艺，对盐湖中存在大量镁盐的利用也逐步开拓了各种新的途径。重视环境保护研究完成了“京津渤区域环境综合研究”和“京津地区生态特征和污染防治研究”等课题，揭示了污染规律并寻找合理开发方案。对于我国西南地区酸雨污染问题和我国主要江湖污染状况进行了系统考察研究，提出了防治的对策，为地区建设规划的制定提供了科学依据。 为我国的医疗卫生事业做出了贡献在天然产物有机化学方面，利用丰富的自然资源，结合历史悠久的传统医药，在甾体、萜类、生物碱及海洋天然产物各个分支都取得了有影响的成果并推动了药物研究的发展；在合成化学方面，合成药物、抗生素、合成农药、合成染料、有机磷萃取剂等，满足了经济建

23、设的需求。50年代初对抗生素药物的研究与开发，结束了我国不能自己生产青、链霉素之类的抗生素药物的历史。在医药工作者的合作下，成功地开发了甾族口服避孕药物。此外，中国独创的甲地孕酮已投入生产，并投放市场使用至今。全氟碳代血液是近年研究成功的一种具有输氧功能的人工血液，已成功地用于临床病例和战地救护，这在医学上具有极为重要的意义。 为我国的材料工业的发展做出了突出贡献科学院与石油、化工等部门密切合作，开发完成了合成顺丁橡胶和正丁烷氧化脱氢制丁二烯两项成果的工业生产工艺及设计工作，70年代初实现了工业生产。在60年代初开展了丙烯定向聚合研究，70年代初研究了丙烯聚合的高效络合催化剂，80年代研究出的

24、担载型高效催化剂，具有寿命长、聚合物等规度达98%、聚合物形态规整、粒度分布窄等特点。开发出降温母粒法，大大降低了纺丝温度，获得最佳纺丝效果，从而大幅度提高了丙纶织物的防老性、染色性。此项技术为世界首创，曾获1989年国家科技进步一等奖，已在全国60多个厂家使用，创利税3亿多元，并多次荣获国际发明奖。50年代中，开展了耐高温聚合物的研究。60年代初即开始聚酰亚胺的研究，并研制开发了在国民经济中有重大用途的聚四氟乙烯塑料、氟橡胶、有机硅树脂和耐油氟硅橡胶、弹性聚氨酯灌浆材料。我国于1958年研制成功尼龙1010，1961年实现工业化。50年代我国自行研制开发生产出了锦纶；60年代生产棉型维尼纶；

25、70年代随着我国石油化工的发展，合成纤维工业蓬勃发展起来；80年代随着基础研究的不断深入，加工问题的不断解决，实现了丙纶低温纺丝，丙纶级聚丙烯树脂的研制、工业生产和应用，在1989年获国家科技进步一等奖。细旦超细旦纤维实现了工业化，化学合成纤维更趋于实用。晶体的合成和生长在旧中国是空白领域，目前我国在各种晶体生长方法和技术上已达到国际水平。特别是新型闪烁晶体锗酸铋单晶（BGO）、低温相硼酸钡晶体（BBO）以及新开发的三硼酸锂单晶（LBO）的生长居国际先进水平。纳米材料和高温超导材料等都有很出色的工作。 解决国防建设中的部分关键问题从50年代开始，我国决定自行研制“两弹一星”，各有关化学研究所积

26、极承接了许多有关的科研课题，为火箭、导弹和人造卫星等国防建设做出了重大贡献。为鼓励科技成果的转化，从1979年和1985年起，国家分别设立了国家技术发明奖和国家科技进步奖。化学化工领域的科研和工程人员积极参与技术创新，其成果获技术发明和科技进步两项奖励。1979年来化学化工领域获国家技术发明一等奖的科技成果有： 甲种分离膜的制造技术（1984年） 乙种分离膜的制造技术（1985年） 坩埚下降法工业生产锗酸铋（BGO）大单晶方法（1987年） 一种新型的非线性光学材料L精氨酸磷酸盐（LAP）晶体（1987年） 新型非线性光学晶体三硼酸锂（LiB3O5）(1991年) 石油重质组分催化裂解（型）制

27、取低碳烯烃工艺及催化剂（1995年）从1985年以来，化学化工领域获得国家科技进步特等奖的成果有： 大庆油田长期高产稳产的注水开发技术（1985年获奖） 顺丁橡胶工业生产新技术（1985年获奖）二、迎接新世纪挑战，展望我国2010年化学学科发展前景我国的经济发展越来越离不开化学，化学在我国成为一门中心学科已是不争的事实。我国石油与石油化工企业有80多万家，加上其他化学和相关行业，我国参与化学研究与工作的人员队伍，其规模是国际上少有的。这正是我国化学科学发展的背景和动力。当前，我国所面临的挑战有人口控制问题、健康问题、环境问题、能源问题、资源与可持续发展问题等。化学家们希望从化学的角度，通过化学

28、方法解决其中的问题，为我国的发展和民族的振兴做出更大的贡献。随着国家对农业科学研究的重视，农业和食品中的化学问题研究已经引起越来越多化学工作者的关注。随着20世纪的结束，上述研究所涉及到的若干基本化学问题，无疑将成为21世纪我国化学研究的新方向，成为我国化学家有所作为的突破点。1.若干化学基本问题的解决，将使化学学科自身在不同层次上得到丰富和发展（1）反应过程与控制化学的中心是化学反应。虽然人们对化学反应的许多问题已有比较深刻的认识，但还有更多的问题尚不清楚。化学键究竟是如何断裂和重组的？分子是怎样吸收能量的？并是怎样在分子内激发化学键达到特定的反应状态的？这一系列属于反应动力学的问题都有待回

29、答，其研究成果对有效控制反应十分重要。复杂体系的化学动力学、非稳态粒子的动力学、超快的物化过程的实时探测和调控以及极端条件下的物理化学过程都已经成为重要的研究方向。向生命学习，研究生命过程中的各种化学反应和调控机制，正成为探索反应控制的重要途径，真正在分子水平上揭示化学反应的实质及规律将指日可待。（2）合成化学未来化学发展的基础是合成化学的发展，21世纪合成化学将进一步向高效率和高选择性发展；新方法、新反应以及新试剂仍将是未来合成化学研究的热点；手性合成与技术将越来越受到人们的重视；各类催化合成研究将会有更大进展；化学家也将更多地利用细胞来进行物质的合成。我们相信随着生物工程研究的进展，通过生

30、物系统合成所需要的化合物之目的能够很快实现，这些将使合成化学呈现出崭新的局面。仿生合成也是一个一直颇受注意的热点，该方面的研究进展将产生高效的模拟酶催化剂，它们将对合成化学产生重要影响。（3）基于能量转换的化学反应太阳能的光电转换虽早已用于卫星，但大规模、大功率的光电转换材料的化学研究则正在开始。太阳能光解水产生氢燃料的研究，已受到更大的重视，其中催化剂和高效储氢材料是目前研究最多的课题。值得特别提出的是，关于植物光合反应研究已经取得了一定的突破，燃料电池的研究也已在一些单位展开并取得进展。随着石油资源的近于枯竭，近年来对燃烧过程的研究又重新被提到日程上来，细致了解燃烧的机制，不仅是推动化学发

31、展的需要，也是充分利用自然资源的关键。我国现阶段注重研究催化新理论和新技术，包括手性催化和酶催化等。（4）新反应途径与绿色化学我国现阶段研究，一方面注意降低各种工业过程的废物排放、排放废料的净化处理和环境污染的治理，另一方面重视开发那些低污染或无污染的产品和过程。因此，化学家不但要追求高效率和高选择性，而且还要追求反应过程的“绿色化”。这种“绿色化学”将成为21世纪化学的重大变化。它要求化学反应符合“原子经济性”，即反应产率高，副产物少，而且耗能低，节省原材料，同时还要求反应条件温和，所用化学原料、化学试剂和反应介质以及所生成产物均无毒无害或低毒低害，与环境友善。毫无疑问，研究不排出任何废物的

32、化学反应（原子经济性），对解决环境污染具有重大意义。高效催化合成、以水为介质、以超临界二氧化碳为介质的反应研究将会有大的发展。（5）设计反应综合结构、分子设计、合成、性能研究的成果以及计算机技术，是创造特定性能物质或材料的有效途径。分子团簇，原子、分子聚集体，已在我国研究多年。目前这些研究正在深入，并与现代计算机技术、生物、医学等相结合，以获得多角度、多层次的研究结果。21世纪的化学家将更普遍地利用计算机帮助进行反应设计，人们有望让计算机按照优秀化学家的思想方式去思考，让计算机评估浩如烟海的已知反应，从而选择最佳合成路线制得预想的目的化合物。（6）纳米化学与单分子化学从化学或物理学角度看，纳米级的微粒性能由于其表面原子或分子所占比例超乎寻常的大而变得不