中國化學的發(fā)展與展望

化學是一門實用的中心學科，它與數學、物理學等學科共同成為當代自然科學迅猛發(fā)展的基礎?；瘜W的核心知識已經應用于自然科學的方方面面，與其他學科相輔相成，構成了創(chuàng)造自然、改造自然的強大力量。

一、50年來我國化學學科的發(fā)展歷程與成就

中國的近代化學在明末清初由歐洲傳入，而明顯的發(fā)展則開始于20世紀20年代，特別是1932年中國化學會成立以后。中國現(xiàn)代化學的迅速發(fā)展則是建國以后的事。

1.發(fā)展歷程

我國化學在建國以來的發(fā)展，大致可以分為4個階段。

（1）第一階段（1949～1955年）

1949年，新成立的中國科學院的21個研究所中，有物理化學研究所（上海）和有機化學研究所（上海）。至1956年科學院化學類研究所已有4個，分別是有機所、大化所、應化所和化學所。當時高等院校也有一支研究力量，在中國化學會主辦的《化學學報》上1954～1957年共發(fā)表論文215篇，其中高等院校的成果就有104篇。

新中國成立后，有機化學方面：利用我國生物資源開展天然產物化學（尤其是中草藥）的研究、合成抗生素類藥物和甾體激素；物理化學方面開展了量子化學、晶體化學、熱化學、膠體化學等方面的研究。

我國的無機合成工作是以工業(yè)生產為先導的，1953年對侯德榜改進和發(fā)展的制堿法進行了生產規(guī)模的設計，1964年開始推廣。除了制酸、氯堿和肥料工業(yè)獲得大規(guī)模發(fā)展之外，我國已能對60多種元素的化合物進行不同規(guī)模的生產，品種近400種。

我國分析工作者在著重建立和改進經典分析方法（化學分析）的同時，開始發(fā)展儀器分析方法，白手起家，建成了包括無機、微量有機的定性定量分析在內的相當完整的科研體系和有效的化學分析方法，如同位素分析方法的建立。

建國初期對微量和半微量定性分析進行了較多的研究。在50年代末和60年代初即開始研究超微量分析，同時改進了基于燃燒的各種測定方法。

為了盡快地進行經濟建設，完成國家的工業(yè)化，在“任務帶學科”的發(fā)展方針指導下，一些新的學科從無到有地建立起來，高分子就是一個代表。

1952年，國家交給中國科學院有機化學研究所兩項任務：聚甲基丙烯酸甲酯（有機玻璃）與聚己內酰胺（卡普綸，今名錦綸）的試制與工業(yè)化數據。這兩項都屬于高分子化學，成為中國早期的高分子工業(yè)。1953年，中國科學院成立全國性的高分子化合物委員會，負責規(guī)劃、安排、協(xié)調全國高分子科研和生產工作，并于1954年召開了全國第一次高分子學術會議，宣讀研究論文30余篇。

中國的元素有機化學也是50年代才建立和發(fā)展起來的，主要由中國科學院、中國醫(yī)學科學院和各高等學校分別擔負。在最初幾年里，結合恢復國民經濟的任務，元素有機化學主要在3個方面做了工作。一是結合消滅血吸蟲病的任務，制備銻有機化合物，1950～1957年間，先后應用酒石酸銻鉀治療血吸蟲病患者76萬人，治愈率達90%，應用葡萄糖酸銻鈉治療黑熱病患者60萬人，永久治愈率達97.4%；二是結合農業(yè)藥劑研究有機磷化合物，1950年北京農業(yè)大學合成了1605農藥，改良了國際上通用的生產方法，并于1951年進行小批量生產；第三方面是為了滿足中國工業(yè)生產發(fā)展對新材料的需要，開展了有機硅單體及聚合物合成的研究。

解放后開始建立起合成橡膠、合成纖維和有機玻璃的化學工業(yè)。

據統(tǒng)計，到1955年，在專門的化學類學術刊物上發(fā)表的論文中，有機化學、藥物化學占48.5%，物理化學占14.2%，分析化學占20.9%，生物化學等占13.4%，而無機化學僅占3%。這些數字反映著當時中國的化學研究在不同領域內大致的發(fā)展狀況。

（2）第二階段（1956～1966年）

1956年，國務院著手編制中國的第一個科學技術發(fā)展規(guī)劃《1956年至1967年科學技術發(fā)展遠景規(guī)劃》，對我國化學的發(fā)展起了極大的推動作用。這一時期，科學院又分別在廣州、成都、蘭州、新疆、青海、北京、上海、山西、福建等地新建了9個新的化學類研究所。重視基礎研究與完成國家急需的重大應用任務相結合，是這一時期我國化學發(fā)展的一個重要特點。

12年規(guī)劃提出了要加強高分子學科的建設，為滿足高新尖端技術的需要而進行特種高分子的研究工作被提上了日程。1958年中國科學技術大學在世界上率先建立了高分子科學系（下設高分子物理和高分子化學兩個專業(yè)），對推動我國高分子科學事業(yè)的發(fā)展起到了重要的作用。1960年中國科學院化學所組建了我國第一個高分子物理研究室，同時長春應用化學研究所以合成橡膠結構表征、黏彈性和加工為目標開展研究，為我國高分子工業(yè)的初創(chuàng)和發(fā)展作出重要貢獻。在此時期高分子科研工作者不僅合成了國外已有的品種，也合成了一些具有我國特色的新的品種。

有機化學研究的主要內容是對天然產物的提取、分離與分析。其中，由有機化學家參與的具有生物活性結晶牛胰島素的全合成，成為這一時期有機化學發(fā)展的代表之作。

無機化學研究不再單純以無機原料的分析和定性測定為發(fā)展方向，而轉入對無機化合物進行較系統(tǒng)的定量的和基礎理論的研究，在無機合成、配位化學和稀有元素三方面的研究取得很大進展。

生物無機化學產生于20世紀60年代，近30年來我國在這一領域研究日益廣泛，尤其是近20年來取得重大進展，如通過對鉑配合物與生物分子作用的研究，揭示了順鉑配合物的抗癌機理；發(fā)現(xiàn)了離子與人血白蛋白結合，誘導血清白蛋白產生交聯(lián)締合；還研究了稀土對單核苷酸及DNA的斷裂作用等等。

（3）第三階段（1966～1976年）

1966年開始了“文化大革命”，科學技術事業(yè)受到嚴重摧殘。到1975年基礎理論研究幾乎全部停止，研究人員流散各地，全國的科學技術事業(yè)完全癱瘓。

盡管如此，仍有一部分化學工作者在堅持研究，利用有限的條件做一點力所能及的工作。盧嘉錫、蔡啟瑞一直在做生物固氮模型；酵母丙氨酸轉移核糖核酸的人工全合成的工作在國際生物有機化學界產生了影響。聚丙烯纖維、封裝材料等方面研究工作取得一系列較有影響的成果。而70年代初丁烯氧化脫氫制丁二烯以及與之配套的順丁橡膠生產工藝，是我國獨立自主進行化工過程開發(fā)應用的一個典范，對我國的化工生產和材料合成有著深遠的意義。

（4）第四階段（1976年以后）

1978年，全國科學大會的召開，成為“科學的春天”到來的標志，但是，國內的科學研究已封閉了10年之久，對國際化學發(fā)展狀況所知甚少，研究方法仍是在沿襲以前的傳統(tǒng)，進展緩慢，各分支學科均陸續(xù)進入了一個調整期。

1983年國家編制了《1986年至2000年中國科學技術發(fā)展長遠規(guī)劃》，其中的五項任務之一是抓好一批重點基礎研究項目。在這一思想的指導下，化學科學的基礎性研究工作有了新的部署，如開展了金屬有機化學、物理有機化學、絡合物化學、靜態(tài)與動態(tài)結構化學、分子反應動力學、表面化學（特別是固體表面化學）、光化學（包括非線性激光化學）、與發(fā)展各種新材料有關的高分子化學與物理以及無機固體化學等方面的基礎研究工作，以填補過去的空白。

經過70年代末到90年代初的調整與發(fā)展，我國的化學學科已比較完善，研究方向已基本明確，為90年代以后的全面發(fā)展奠定了較為堅實的基礎。據統(tǒng)計，1985年我國化學界共發(fā)表論文11 906篇，僅占世界化學論文總數的2.6%，居第9位；而且其中僅有1 374篇是以外文發(fā)表。如果以外文發(fā)表的論文看作是進入國際交流的論文，那么日本是我國的22倍以上。由此可以看出當時我國化學界的總體水平?；瘜W界開始注重提拔年輕人才，新培養(yǎng)的和出國留學歸來的年輕研究人員逐漸進入重要崗位。

伴隨著研究隊伍的更替與調整，化學開始在新的起點上迎接生命科學、高新技術和國家發(fā)展所提出的種種挑戰(zhàn)，并以科教興國為己任，主動發(fā)展適合國家需求的理論方法、技術和潛在產業(yè)。

按傳統(tǒng)方法，我國化學學科的門類已經建立齊全，其中二級學科有物理化學、無機化學、有機化學、高分子化學、分析化學、化學工程學、環(huán)境化學，此外還有生物化學、感光化學、冶金化學、農業(yè)化學等。按國家自然科學基金委員會課題申請的專業(yè)統(tǒng)計，共有60多個三級基礎學科，其中不包括被劃歸于生物、醫(yī)學、材料、農業(yè)等系統(tǒng)的專業(yè)如生物化學、分子生物學、藥物化學等。

目前，我國高校共有250多個化學院系，有各類化學研究機構近千個，包括國家重點實驗室19個，部門開放實驗室23個以及省市實驗室16個，共計58個。這些實驗室大都配備有先進的科學儀器裝備。我國出版的中英文專業(yè)化學期刊已超過30種。

1997年SCI收入論文數前20名的單位中，有8個為化學研究單位；國際發(fā)表論文被引用最多的前5個單位中，有3個單位屬化學專業(yè)。根據《科技統(tǒng)計與分析》1998年第2期對中國科學院1991～1995年的論文統(tǒng)計資料，中國科學院的化學科技論文被引用的篇數和次數分別為1 011篇和2 124次，高于物理的960篇和1 810次，遠超過生物、材料、地學等其他學科，而其經費投入并不高于其他學科。由此可見我國化學的面貌。

我國的化學與國際相比既有領先，又有差距；其貢獻既顯著又不全盡人意。一方面，我國化學的迅速發(fā)展，為我國自主工業(yè)的建立，包括引進技術的吸收和消化，提供了基礎條件；另一方面，我國化學研究水平與國際的差距、與國家需求的差距，制約了國家許多方面的發(fā)展。其原因是多方面的，有化學自身發(fā)展時間不足的限制，有研究機制上的缺陷，有資金和政策指導上的不足，還有許多認識上的問題。

2.重要成就

50年來，經過科技人員的辛勤努力，我國化學領域在基礎研究、應用研究和開發(fā)工作的各個方面都取得了一系列有自己特色的研究成果。據統(tǒng)計，截止到1997年，化學在國家自然科學獎中共獲獎84項，占總數的13.9%，近年所占比例又有上升趨勢。各類科研成果數以千計，在國內外正式學術刊物上發(fā)表的論文及研究報告數以萬計。下面分別從基礎研究和應用發(fā)展兩方面，簡要敘述建國50年來我國化學科學取得的主要成果。

（1）50年來化學學科在基礎研究方面不斷取得重大成果

50年來，我國化學學科取得了一系列的研究成果。先后獲得國家自然科學獎一等獎4項，二等獎29項，三等獎36項，四等獎15項。下面就一、二等獲獎項目作一簡要回顧和介紹。

獲自然科學一等獎4項：

① 人工全合成牛胰島素研究（1982年獲獎）

1965年，我國的科學工作者經過6年多堅持不懈的努力，獲得了人工全合成的牛胰島素結晶。這是世界上第一個人工合成的蛋白質。此后，又合成了許多有實際應用價值的多肽激素，同時進行了更大蛋白質分子的人工合成。胰島素人工合成的成功，為我國蛋白質的基礎研究和實際應用開辟了廣闊的前景。

② 配位場理論研究（1982年獲獎）

配位場理論、分子軌道理論、價鍵理論構成了研究分子結構的理論基礎。吉林大學唐敖慶教授等人針對配位場理論的發(fā)展需要，克服了不少概念上和數學上的困難，使配位場理論系統(tǒng)化、標準化和更便于廣泛地實際應用，對配位場理論研究作出了顯著的貢獻。

③ 分子軌道圖形理論方法及其應用（1987年獲獎）

唐敖慶與江元生經系統(tǒng)研究，提出和發(fā)展了一系列新的數學技巧和模型方法，使這一量子化學形式體系，不論就計算結果或有關實驗現(xiàn)象的解釋上，均可表述為分子圖形的推理形式，概括性高，含義直觀，簡單易行，深化了化學拓撲規(guī)律的認識。

④ 酵母丙氨酸轉移核糖核酸的人工全合成（1987年獲獎）

核糖核酸的合成難度很大，中國科學院上海生物化學研究所王德寶及其協(xié)作者經過13年的不懈努力，制備了所有11種核苷酸（或核苷），包括4種普通核苷酸和7種稀有核苷酸，近10種核酸工具酶，以及各種化學試劑，終于在1981年實現(xiàn)了酵母丙氨酸轉移核糖核酸的人工全合成，這是世界上首次人工合成核糖核酸。這項研究還帶動了核酸類試劑和工具酶的研究。帶動了多種核酸類藥物，包括抗腫瘤藥物、抗病毒藥物的研制和應用。

另外，還有29項成果獲得國家自然科學二等獎：

稀土催化劑定向聚合研究（1982年）

化工冶金中的散式流態(tài)化（1982年）

硅酸聚合作用理論（1982年）

強化高爐冶煉過程的基本問題（1982年）

丁烯氧化脫氫制丁二烯新反應的研究（1982年）

 甾體激素的合成與甾體反應的研究（1982年）

分子結構與性能間的定量關系ⅰ誘導效應指數；ⅱ同系線性規(guī)律（1982年）

萃取劑的結構與性能研究（1982年）

有機磷生物活性物質與有機磷化學（1987年）

天花粉蛋白的化學──一級結構、二級結構、空間結構研究（1987年）

晶體體相結構與晶體化學的基礎研究（1987年）

應用量子化學──成鍵規(guī)律和稀土化合物的電子結構（1987年）

青蒿素及其類物的全合成、反應和立體化學（1987年）

亞磺化脫鹵研究（1987年）

大孔離子交換樹脂及新型吸附樹脂的結構與性能（1987年）

分子束反應動態(tài)學與分子傳能研究（1987年）

有機金屬導體的研究（1987年）

堿-集料反應（1987年）

在超聲輻射作用下聚合物的降解和接枝（嵌段）共聚（1987年）

無氣泡氣固接觸──稀相流態(tài)化，快速流態(tài)化，淺床流態(tài)化（1989年）

氟化學中單電子轉移反應的研究（1989年）

高分子縮聚、加聚和交聯(lián)反應統(tǒng)計理論（1989年）

群論方法在量子化學中的新應用（1989年）

有機砷、銻化合物在有機合成應用中的方法學（1993年）

鉬、鐵、硫等原子簇化合物的合成化學與結構化學（1993年）

導電聚吡咯的研究（1995年）

大柴旦鹽湖調查、鹽鹵硼酸鹽化學和綜合利用的基礎研究（1995年）

一些高張力分子的合成化學（1995年）

銻、銪、鈰的國際原子量新標準（1997年）

（2）我國的化學科學在應用基礎及開發(fā)方面取得的一系列重大成果

① 為農業(yè)生產服務

1966年，中國科學院大連化學物理研究所與化學工業(yè)部合作，研制成功了用于合成氨原料氣凈化新流程的脫硫、水煤氣低溫交換和甲烷化3種催化劑，使中國的合成氨工業(yè)迅速提高到60年代水平，至1982年，全國已在14個省、市的19家合成氨廠推廣使用。該項成果被譽為中國合成氨工業(yè)的一場革命。

我國研制并推廣了一批新型高效低毒農藥，棉紅鈴蟲性信息素、殺雄劑、植物生長激素、水稻棉花主要害蟲性引誘劑的合成和應用，光可控分解塑料地膜，高效吸水劑的研制和使用，也都促進了農業(yè)的發(fā)展。同時，我國化學家研制成功的氣調儲藏設備──氮氣發(fā)生器和布基硅橡膠氣調保鮮膜等保鮮方法，也已大量用于糧食和多種水果、蔬菜的保鮮。

② 為能源工業(yè)做出貢獻

20世紀50年代，科學院研制出一批用于石油煉制、天然氣和煤的利用等方面的催化劑，緩解了能源緊張、尤其是液體燃料嚴重不足的問題。

為提高我國石油的開采率，大慶石油管理局開發(fā)了能使大慶油田長期高產穩(wěn)產的注水開發(fā)技術，該技術曾獲1985年國家科技進步特等獎。

為提高煤的利用率，如由煤出發(fā)制取液體燃料，一氧化碳加氫合成汽油，合成的汽油中無C12烴類，汽油收率為60%以上，質量亦有改善。科學院還開發(fā)了用于實現(xiàn)高效燃燒和脫硫目的的快速床燃煤技術。

1957年我國開始研究金屬氫化物，1959年報導了氫化鋰與氫化鋁鋰的研制工作。我國有關單位以LaNi5的氫化物為氫源，成功地開發(fā)出了氫燃料汽車。

③ 為我國自然資源開發(fā)和環(huán)境保護做出貢獻

對天然資源的開發(fā)利用做出了成績

我國于1952年開始稀土分離化學研究，中國科學院長春應用化學研究所相繼建立了一系列稀土的生產流程，北京大學提出串級萃取理論等。

有關研究所系統(tǒng)研究了白云鄂博含氟鐵礦冶煉過程中的物理化學問題，為冶煉這類世界上獨特的礦石，設計合理的冶煉規(guī)程提供了科學依據。

1965年中國科學院設立了鹽湖研究所，建立了鹽和鹵水的全分析方法，得出鹽湖水化學類型的分布。又解決了制取鉀鹽過程中一系列關鍵技術問題，使之成為目前我國大規(guī)模制取鉀鹽的主要工業(yè)路線。經過大量研究還提出了提取硼酸和氯化鉀的新工藝，對鹽湖中存在大量鎂鹽的利用也逐步開拓了各種新的途徑。

重視環(huán)境保護研究

完成了“京津渤區(qū)域環(huán)境綜合研究”和“京津地區(qū)生態(tài)特征和污染防治研究”等課題，揭示了污染規(guī)律并尋找合理開發(fā)方案。

對于我國西南地區(qū)酸雨污染問題和我國主要江湖污染狀況進行了系統(tǒng)考察研究，提出了防治的對策，為地區(qū)建設規(guī)劃的制定提供了科學依據。

④ 為我國的醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)做出了貢獻

在天然產物有機化學方面，利用豐富的自然資源，結合歷史悠久的傳統(tǒng)醫(yī)藥，在甾體、萜類、生物堿及海洋天然產物各個分支都取得了有影響的成果并推動了藥物研究的發(fā)展；在合成化學方面，合成藥物、抗生素、合成農藥、合成染料、有機磷萃取劑等，滿足了經濟建設的需求。

50年代初對抗生素藥物的研究與開發(fā)，結束了我國不能自己生產青、鏈霉素之類的抗生素藥物的歷史。

在醫(yī)藥工作者的合作下，成功地開發(fā)了甾族口服避孕藥物。此外，中國獨創(chuàng)的甲地孕酮已投入生產，并投放市場使用至今。

全氟碳代血液是近年研究成功的一種具有輸氧功能的人工血液，已成功地用于臨床病例和戰(zhàn)地救護，這在醫(yī)學上具有極為重要的意義。

⑤ 為我國的材料工業(yè)的發(fā)展做出了突出貢獻

科學院與石油、化工等部門密切合作，開發(fā)完成了合成順丁橡膠和正丁烷氧化脫氫制丁二烯兩項成果的工業(yè)生產工藝及設計工作，70年代初實現(xiàn)了工業(yè)生產。

在60年代初開展了丙烯定向聚合研究，70年代初研究了丙烯聚合的高效絡合催化劑，80年代研究出的擔載型高效催化劑，具有壽命長、聚合物等規(guī)度達98%、聚合物形態(tài)規(guī)整、粒度分布窄等特點。開發(fā)出降溫母粒法，大大降低了紡絲溫度，獲得最佳紡絲效果，從而大幅度提高了丙綸織物的防老性、染色性。此項技術為世界首創(chuàng)，曾獲1989年國家科技進步一等獎，已在全國60多個廠家使用，創(chuàng)利稅3億多元，并多次榮獲國際發(fā)明獎。

50年代中，開展了耐高溫聚合物的研究。60年代初即開始聚酰亞胺的研究，并研制開發(fā)了在國民經濟中有重大用途的聚四氟乙烯塑料、氟橡膠、有機硅樹脂和耐油氟硅橡膠、彈性聚氨酯灌漿材料。

我國于1958年研制成功尼龍1010，1961年實現(xiàn)工業(yè)化。

50年代我國自行研制開發(fā)生產出了錦綸；60年代生產棉型維尼綸；70年代隨著我國石油化工的發(fā)展，合成纖維工業(yè)蓬勃發(fā)展起來；80年代隨著基礎研究的不斷深入，加工問題的不斷解決，實現(xiàn)了丙綸低溫紡絲，丙綸級聚丙烯樹脂的研制、工業(yè)生產和應用，在1989年獲國家科技進步一等獎。細旦超細旦纖維實現(xiàn)了工業(yè)化，化學合成纖維更趨于實用。

晶體的合成和生長在舊中國是空白領域，目前我國在各種晶體生長方法和技術上已達到國際水平。特別是新型閃爍晶體鍺酸鉍單晶（BGO）、低溫相硼酸鋇晶體（BBO）以及新開發(fā)的三硼酸鋰單晶（LBO）的生長居國際先進水平。

納米材料和高溫超導材料等都有很出色的工作。

⑥ 解決國防建設中的部分關鍵問題

從50年代開始，我國決定自行研制“兩彈一星”，各有關化學研究所積極承接了許多有關的科研課題，為火箭、導彈和人造衛(wèi)星等國防建設做出了重大貢獻。

為鼓勵科技成果的轉化，從1979年和1985年起，國家分別設立了國家技術發(fā)明獎和國家科技進步獎?；瘜W化工領域的科研和工程人員積極參與技術創(chuàng)新，其成果獲技術發(fā)明和科技進步兩項獎勵。

1979年來化學化工領域獲國家技術發(fā)明一等獎的科技成果有：

① 甲種分離膜的制造技術（1984年）

② 乙種分離膜的制造技術（1985年）

③ 坩堝下降法工業(yè)生產鍺酸鉍（BGO）大單晶方法（1987年）

④ 一種新型的非線性光學材料──L精氨酸磷酸鹽（LAP）晶體（1987年）

⑤ 新型非線性光學晶體──三硼酸鋰（LiB3O5）(1991年)

⑥ 石油重質組分催化裂解（Ⅰ型）制取低碳烯烴工藝及催化劑（1995年）

從1985年以來，化學化工領域獲得國家科技進步特等獎的成果有：

① 大慶油田長期高產穩(wěn)產的注水開發(fā)技術（1985年獲獎）

② 順丁橡膠工業(yè)生產新技術（1985年獲獎）

二、迎接新世紀挑戰(zhàn)，展望我國2010年化學學科發(fā)展前景

我國的經濟發(fā)展越來越離不開化學，化學在我國成為一門中心學科已是不爭的事實。我國石油與石油化工企業(yè)有80多萬家，加上其他化學和相關行業(yè)，我國參與化學研究與工作的人員隊伍，其規(guī)模是國際上少有的。這正是我國化學科學發(fā)展的背景和動力。

當前，我國所面臨的挑戰(zhàn)有人口控制問題、健康問題、環(huán)境問題、能源問題、資源與可持續(xù)發(fā)展問題等?；瘜W家們希望從化學的角度，通過化學方法解決其中的問題，為我國的發(fā)展和民族的振興做出更大的貢獻。隨著國家對農業(yè)科學研究的重視，農業(yè)和食品中的化學問題研究已經引起越來越多化學工作者的關注。

隨著20世紀的結束，上述研究所涉及到的若干基本化學問題，無疑將成為21世紀我國化學研究的新方向，成為我國化學家有所作為的突破點。

1.若干化學基本問題的解決，將使化學學科自身在不同層次上得到豐富和發(fā)展

（1）反應過程與控制

化學的中心是化學反應。雖然人們對化學反應的許多問題已有比較深刻的認識，但還有更多的問題尚不清楚?；瘜W鍵究竟是如何斷裂和重組的？分子是怎樣吸收能量的？并是怎樣在分子內激發(fā)化學鍵達到特定的反應狀態(tài)的？這一系列屬于反應動力學的問題都有待回答，其研究成果對有效控制反應十分重要。

復雜體系的化學動力學、非穩(wěn)態(tài)粒子的動力學、超快的物化過程的實時探測和調控以及極端條件下的物理化學過程都已經成為重要的研究方向。向生命學習，研究生命過程中的各種化學反應和調控機制，正成為探索反應控制的重要途徑，真正在分子水平上揭示化學反應的實質及規(guī)律將指日可待。

（2）合成化學

未來化學發(fā)展的基礎是合成化學的發(fā)展，21世紀合成化學將進一步向高效率和高選擇性發(fā)展；新方法、新反應以及新試劑仍將是未來合成化學研究的熱點；手性合成與技術將越來越受到人們的重視；各類催化合成研究將會有更大進展；化學家也將更多地利用細胞來進行物質的合成。我們相信隨著生物工程研究的進展，通過生物系統(tǒng)合成所需要的化合物之目的能夠很快實現(xiàn)，這些將使合成化學呈現(xiàn)出嶄新的局面。仿生合成也是一個一直頗受注意的熱點，該方面的研究進展將產生高效的模擬酶催化劑，它們將對合成化學產生重要影響。

（3）基于能量轉換的化學反應

太陽能的光電轉換雖早已用于衛(wèi)星，但大規(guī)模、大功率的光電轉換材料的化學研究則正在開始。太陽能光解水產生氫燃料的研究，已受到更大的重視，其中催化劑和高效儲氫材料是目前研究最多的課題。值得特別提出的是，關于植物光合反應研究已經取得了一定的突破，燃料電池的研究也已在一些單位展開并取得進展。隨著石油資源的近于枯竭，近年來對燃燒過程的研究又重新被提到日程上來，細致了解燃燒的機制，不僅是推動化學發(fā)展的需要，也是充分利用自然資源的關鍵。我國現(xiàn)階段注重研究催化新理論和新技術，包括手性催化和酶催化等。

（4）新反應途徑與綠色化學

我國現(xiàn)階段研究，一方面注意降低各種工業(yè)過程的廢物排放、排放廢料的凈化處理和環(huán)境污染的治理，另一方面重視開發(fā)那些低污染或無污染的產品和過程。因此，化學家不但要追求高效率和高選擇性，而且還要追求反應過程的“綠色化”。這種“綠色化學”將成為21世紀化學的重大變化。它要求化學反應符合“原子經濟性”，即反應產率高，副產物少，而且耗能低，節(jié)省原材料，同時還要求反應條件溫和，所用化學原料、化學試劑和反應介質以及所生成產物均無毒無害或低毒低害，與環(huán)境友善。毫無疑問，研究不排出任何廢物的化學反應（原子經濟性），對解決環(huán)境污染具有重大意義。高效催化合成、以水為介質、以超臨界二氧化碳為介質的反應研究將會有大的發(fā)展。

（5）設計反應

綜合結構、分子設計、合成、性能研究的成果以及計算機技術，是創(chuàng)造特定性能物質或材料的有效途徑。分子團簇，原子、分子聚集體，已在我國研究多年。目前這些研究正在深入，并與現(xiàn)代計算機技術、生物、醫(yī)學等相結合，以獲得多角度、多層次的研究結果。21世紀的化學家將更普遍地利用計算機幫助進行反應設計，人們有望讓計算機按照優(yōu)秀化學家的思想方式去思考，讓計算機評估浩如煙海的已知反應，從而選擇最佳合成路線制得預想的目的化合物。

（6）納米化學與單分子化學

從化學或物理學角度看，納米級的微粒性能由于其表面原子或分子所占比例超乎尋常的大而變得不同尋常。研究其特殊的光學、電學、催化性質以及特別的量子效應已受到重視。

另一方面，借助STM/AFM和光攝等技術進行單分子化學的研究，將能觀察在單分子層次上的許多不同于宏觀的新現(xiàn)象和特異效應，對這些新現(xiàn)象和新效應的揭示可能會導致一些科學問題的突破。

（7）復雜體系的組成、結構與功能間關系研究