谈无机化学的发展前沿

关穆萨

[摘要]：在人类的发展历程中，无机化学扮演着越来越重要的角色。因为无机化学主要解决的是人類生产和实践中产生的问题，并且准确地将理论和实际生产相结合，也就是将化学内部理论继续发展和整体社会发展相结合。文章对无机化学的发展进程进行了简要的概述，简单的概况了无机化学的研究进展历史，新型发展方向。

[关键词]：无机化学；发展前沿

化学是一种广泛运用于人们生活与工作中的自然科学，是一种基于原子、分子层次，进而对物质的结构、组成、性质变化规律的科学。而无机化学作为化学领域的一个重要二级学科及分支，细致研究了无机物质的结构、组成、性质和相关化学。例如：碳氧化物、硫化物、碳酸及碳酸盐都属于无机化学的研究范围。

由于当前科研工作的复杂性与不确定性，多个领域的研究都出现相互渗透并且相辅相成的现象。目前，无机化学的主要发展趋势是偏向新型的无机化合物的合成和应用，以及对新研究领域的不断探索，并对其进行持之以恒的开辟和建立。

例如，生物无机化学是生物学和无机化学相互渗透的边缘学科；固体无机化学是21世纪大热的新型研究方向。

1、无机化学的发展进程

早期的人类在发展中逐渐学会了使用闪电击打木头致燃烧而产生的火到后来的“钻木取火”也就是使用一定的技术使化学元素充分地为人类所用，当然那时的技术还是较为低级的，不够成熟的。再到后来的古代中国煅烧陶瓷，锻造青铜器，直到这时，人类才真正地开始使用“高级”的技术，运用化学原理和知识技术将某些元素转变为性质不同，用法不同的物质。由于最初的化学研究多为无机物，所以近代无机化学的开始也标志着近代化学的开端。

近代化学始于英国的玻意耳、法国的拉瓦锡以及英国的道尔顿。玻意耳对化学基础做了许多基本研究，比如氢气、磷的制备，金属酸的反应以及燃烧反应等。他着重强调了元素和与合物间差别所在，为化学的建立做出了巨大的贡献。拉瓦锡再使用天平测量之后提出了质量守恒定律，这也是化学学科最重要的定律之一。同时，他确定了物质燃烧是基于氧化作用，推翻了持续百年之久的“燃素说”，以此促进了化学的发展。而英国的道尔顿则提出了原子学说，说明一切元素都是由不能再分割的原子所组成。由此，化学这门科学正式宣告成立。

19世纪30年代时，化学领域已知的元素已达60多种，俄国化学家门捷列夫对这些元素进行了较为细致的研究，从而发现了元素周期律。随后，他将已知的元素按性质进行分类，并绘出了世界上第一张元素周期表。周期律对以后化学的人工合成新元素以及各元素之间的性质类比、寻找替代元素等具有重要作用，因此，元素周期表也对无机化学的现代发展起到了不可或缺理论支柱。无机化学的研究重点在于解决材料、能源、生命、信息和环境等领域中的科学问题。在1945年核弹，计算机等相关技术的成熟后，原子能技术、计算机、通信等技术大大地推动了无机化学的发展。

现代无机化学的发展同样运用到了大量物理方法和数学定量计算，正在由一个单一学科向边缘学科、交叉学科迅猛发展。例如：二茂铁的合成是这一时代的重要特征，二茂铁是最早被发现的夹心配合物，二茂铁的合成打破了无机化学和有机化学的界限从而开始复兴无机化学。由此，无机化学进入了高速发展时期，同其他化学学科分支一样，从描述性科学向推理性科学过渡、从定性向定量过渡、从宏观向微观深人。

2、无机化学的研究及运用方向

2.1生物无机化学

生物无机化学是现今无机化学学科中一门运用较广泛的分支学科，它是生物学与无机化学的交叉产物。其研究对象多为生物体内的金属（和少数非金属）元素及其化合物。生物无机化学的研究对象范围之广，从分子颗粒大小来说，其涵盖了从生物小分子到生物大分子；从研究的系统来看，它又囊括了从单独的生物分子到整体生物体系。而近年来，研究者们又开始了对细胞层次的研究，并且逐年扩大对其的研究规模与研究力度。

而我国对生物无机化学的研究主要体现在：稀土元素生物无机化学、药物中的金属及抗癌活性配合物的作用机理、金属离子与细胞的作用、生物矿化，环境保护等方面。其中，在研究金属蛋白的结构与功能作用、生物大分子与金属配合物的相互作用、生物矿化、金属离子生物效应的化学基础以及无机药物化学等方面都具有了相对成熟的研究团队与相对固定的研究方向，并且，研究队伍也趋于年轻化。

对生命过程的研究是生物无机化学中最重要的研究之一。生命过程的核心之一是能量的转换，而能量转换的中心过程是电子的传递，因而生物电传递成为近年来生物无机化学研究的热门课题，包括以微生物培养基为电解液的生物原电池研究以及对生物电的利用。

我国的生物无机化学是在国际学术潮流引领之下，初步发展起来的一门新兴学科。在短短的几十年的时光中，在研究人员的共同努力下，不仅得到了令人瞩目的成果，并且涌现一大批愿为科学献身的年轻人才。而从长远来看，我国生物无机化学学科的发展将趋向于生物大分子更深层次的研究，并且逐步在国际无机化学领域展露头角。

2.2绿色化学

绿色化学的核心是使用一定的化学技术从源头彻底治理或减少现代工业和化学实验中产生的对人体有害，对大自然有明显危害作用的副产物，而不是先污染再治理。

近年来，研究开发无毒、无害的原料代替有毒、有害的原料来生产所需要的化工产品等等已经成为绿色化学的研究热点之一。比如对新型制冷剂的研究，当人们已经意识到价格低廉，使用方便，效果明显的氟利昂对环境有着极大的伤害，例如，氟利昂会破坏生物赖以生存的臭氧层，加剧温室效应等等。就开始了对新型制冷剂的研究。比如碳氢化合物特别是丙烷已经在石化工业大型制冷装置中应用多年。因为丙烷具有优良的热力性能，相对分子质量比氨大，但不及氟利昂中的CFC、HCFC、HCF的效果显著。除此之外，还有能够防止白色污染的生物降解塑料的研究开发及应用等。因此，绿色化学越来越受到人们的欢迎。

2.3固体无机化学

固体无机化学是一门由固体物理、无机化学、材料科学等学科的相互渗透、交叉形成的一门边缘学科。固体无机化学趋向于研究无机化学材料的性质、组成、结构、制备、功能等一系列相关领域，属于现今无机化学领域中研究较为热门，运用较为广泛的学科。

在该领域，研究人员们不断发现了许多具有特殊功能的化合物，如：C60 、纳米材料、火箭助燃剂N2H4等等。同时，研究人员们也在原电池，电解池等方面广泛应用了固体无机化学方面的知识，并获得了较为重大突破，可以使化学物质在电流的作用下所产生的能量以及物质充分地为人类所用。而在对盐类水解的相关研究中，研究人员们发现便于找到元素内在的性质和微观数据的方法，从而引导人们制造出更加精密的测量仪器和材料，在无机化学中起到了不容小视的作用。在固态物体中，有着比液态和气态更复杂的结构，所以对固体无机化学研究的发展前景也是非常广阔的。

3.结束语

面对不断加快的生活脚步、面对不断提高到人民生活需求与对自然改造的要求、面对环境科学、材料科学、信息技术科学等众多学科的高速崛起、快速发展的挑战，化学作为“前辈”学科也在不断地进步出新，努力设计出新型品种来满足国民物质文化生活需求，使人类的生活方式更加简单。当然，对化学的研究最终的目的是造福国家，造福人类，尽管人们也已经发现了许多，但是，大自然是无穷无尽的，还有更多的未知世界等待我们的探索。虽然这很困难，但是我相信，我们在国家和党的领导下，一定能克服种种困难完成我们的任务，推动国家的发展，从而实现中华民族的伟大复兴！

[参考文献]：

[1]杨频，我国生物无机化学的发展，化学通报，1999，12

[2]张凡，21世纪无机化学的发展前景，福建教育学院学报

[3]陈立平，无机化学科学发展趋势简介，大连大学学报，1996，6