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國際化學年專題之三：白春禮：百年來化學的發(fā)展支撐了人類社會的可持續(xù)發(fā)展 已有1人參與
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我的報告主要是基礎(chǔ)科學的角度以及對未來化學的希望進行探討，回顧百年來化學的發(fā)展，應該說建立了重要的理論體系，創(chuàng)造了新的物質(zhì)，這是第一點啟示。百年來化學作為一門中心學科，推動了其他學科的發(fā)展。百年來化學的發(fā)展支撐了人類社會的可持續(xù)發(fā)展。有幾個例子來說明這個觀點。 在過去一百年，比如說化學學科自身不斷的壯大發(fā)展，化學理論的建立促進了化學的日臻完善，比如說在化學理論指導之下，我們對組成分子的化學鍵的本質(zhì)，催化機理，分子間相互作用等認識逐步的系統(tǒng)和深入。鮑林提出的價鍵學說雜化軌道理論，莫利肯提出的分子軌道理論等等，這些理論指導了我們對化學鍵深刻的認識。我們的研究從小分子反映到化學鍵的催化，理論與計算化學都是不可或缺的，化學理論的建立和完善使化學本身更加系統(tǒng)，更加深入。 化學強大的創(chuàng)造力是改造物質(zhì)世界的主要方法和手段之一，化學家合成和制備了數(shù)以千萬計的化學物質(zhì)，為化學的壯大發(fā)展提供了基石。過去一個世紀新分子從幾十萬種增加到幾千萬種以上，成為取之不盡的資源寶庫。合成化學對結(jié)構(gòu)和成鍵有深入的了解，20世紀中期以后化學與生命、材料、能源、環(huán)境、信息等學科的交叉融合，不僅推動了化學自身的發(fā)展，也催生了眾多新興交叉前沿科學�；瘜W與生命科學交叉過程當中，誕生了生物化學，分子生物學，生物無機和生物有機化學，化學生物學，以及細胞層次的化學。與材料科學交叉融合的基礎(chǔ)上，先后產(chǎn)生了材料化學和納米化學，當然納米化學不僅僅局限于材料。環(huán)境學科交叉中形成了環(huán)境化學，并分化出大氣化學，水化學，環(huán)境毒理等學科。 化學架起了生命科學的橋梁，化學獲得了很多諾貝爾獎都是與生命科學密切相關(guān)的，從1929年研究輔酶到2008年的綠色熒光蛋白，2009年的核糖體結(jié)構(gòu)和功能，都是架起了化學科學與生命之間的橋梁。生物學家和藥學家因為對分子調(diào)控和機理的深入認識而獲益匪淺，比如說硝酸甘油能夠緩解心絞痛，很多年來對機理不是很清楚，上世紀80年代才被藥理學家出色的工作所解決，并于1998年獲得了諾貝爾生理學和醫(yī)學獎。硝酸甘油能夠釋放NO，而NO能使血管擴張，它是一種傳遞精神信息的信使分子。 化學推動了材料創(chuàng)新，高分子領(lǐng)域有四個諾貝爾獎奠定了高分子工業(yè)的基礎(chǔ)，1953年提出高分子概念，1963年催化劑獲獎，關(guān)于高分子物力理論的試驗，到2000年一共三位獲得了導電高分子領(lǐng)域的發(fā)現(xiàn)，可以說這些諾貝爾獎的獲得奠定了現(xiàn)在高分子工業(yè)的基礎(chǔ)。1838年問世了第一種人造塑料，1840年開發(fā)出天然橡膠的硫化技術(shù)，1907年真正意義上合成塑料，1939年促成了尼龍的商品化，1940年各種通用塑料和特種工程塑料相繼問世。高分子材料的問世推動了材料的創(chuàng)新，廣泛的滿足了人民群眾生活的需要。塑料，橡膠和纖維產(chǎn)量巨大，與人民生活密切相關(guān)，高分子涂料，膠粘劑被廣泛的使用，所以說高分子材料的誕生，推動了材料不斷的創(chuàng)新。 第三，化學的發(fā)展支撐了人類社會的可持續(xù)發(fā)展，過去的百年發(fā)展當中，化學對人類社會的可持續(xù)發(fā)展起到了核心作用，現(xiàn)在化學已經(jīng)滲透到生活的各方面，人民的生活可以改善，甚至是國家安全，化學為新能源，新材料研究，乃至信息、醫(yī)藥、資源和環(huán)境方面的發(fā)展提供了物質(zhì)基礎(chǔ)和技術(shù)保障。比如說化肥，合成氨的方法，結(jié)束了人類完全依靠天然氮肥的歷史，沒有合成氨農(nóng)作物的產(chǎn)量不能有今天的產(chǎn)量。高分子纖維改善了我們的生活，告別了單純的依靠大自然賦予的棉、麻、毛、蠶絲編織衣著的時代。 藥物是人類健康的守護神，從天然藥物到合成藥物，比如說嗎啡，阿司匹林目前都在使用，不僅是鎮(zhèn)痛，降低血液粘稠度，現(xiàn)在老年人每天吃一片阿司匹林。立普妥是降低血脂的，燃料的發(fā)明應用使我們的生活更加多姿多彩。化學在能源領(lǐng)域得到了廣泛的應用，美國油田的發(fā)現(xiàn)，石油在1951年成為超過煤的最主要的燃料來源。由原油當中分離出不同的化學油份，在石油的廣泛應用當中不斷的改進，最初原油煉油技術(shù)是常壓蒸餾后來是減壓蒸餾，到現(xiàn)在是催化裂解。能源領(lǐng)域催化劑是被廣泛使用的，也是不可或缺的。對核能源來說，42年是以軍用為目的建立起第一個核反應裝置，包括核電在內(nèi)的和平利用核技術(shù)始于1951年，當時美國總統(tǒng)艾森豪威爾提出了和平用核能的計劃。用于反應堆的核燃料，和用于調(diào)節(jié)放射性衰敗產(chǎn)生的中子流的控制棒，用過燃料棒的再加工，核廢料處理等產(chǎn)生了很好的能源。 短短200年電池成為人類生活不可或缺的寶物，隨著電池的發(fā)展，化學的身影是無處不在的。最早是意大利的科學家解剖青蛙的時候，發(fā)現(xiàn)青蛙有生物電現(xiàn)象，1781年發(fā)表了“關(guān)于電對肌肉運動的作用”的論文。最早的電池是受到其中的啟發(fā)而發(fā)明的。1859年發(fā)明的鉛酸蓄電池主要用于各種內(nèi)燃機車，目前的產(chǎn)量最大，應用最廣，目前是很普及的，包括內(nèi)燃機車，甚至是汽車的蓄電池。1868年發(fā)明的鋅錳濕電池，到普通干電池，到堿性電池，鎳氫電池，更高容量低環(huán)境污染記憶效應小，鋰電池容量輕，容量大，無記憶效應，目前是大規(guī)模使用的。從電池的發(fā)展史中可以看到化學所起到的作用。目前太陽能是唯一的取之不盡的，免費的能源，如何把太陽能轉(zhuǎn)化成我們可以使用的能量，是目前科學界研究的一個熱點問題。從1839年光伏效應發(fā)現(xiàn)以來，54年第一個硅基太陽能電池，1977年第一個非晶硅的太陽能電池，86年有機太陽能電池得到了新的突破，90年代世界太陽能電池產(chǎn)量穩(wěn)步的增長，95年有薄膜的太陽能電池，07年太陽能的發(fā)展達到了高峰，當然目前還有很多技術(shù)問題有待于解決。 化學與材料的關(guān)系是密不可分的，比如說公路，尤其是瀝青路，不管天氣多熱多冷，長期的受壓，載荷使用條件下，外表保持平坦不破壞，建筑維護創(chuàng)新應該說是發(fā)揮了重要的作用，使道路的翻修間隔越來越長�；瘜W分子起到了聯(lián)合添加劑的作用，避免產(chǎn)生車轍和開裂，采用了SPS在路面材料當中。最早的橡膠產(chǎn)品是天然橡膠，19世紀初。1839年發(fā)明了天然橡膠的硫化過程，使天然橡膠可以更好的使用，目前的橡膠硫化技術(shù)，加入化學促進劑和穩(wěn)定劑，這樣的技術(shù)還在使用。1945年合成橡膠實現(xiàn)了商業(yè)化的生產(chǎn)，隨著輪胎使用的增加有了一些改進，比如用內(nèi)胎代替實心的橡膠胎，天然的或合成纖維簾子線增強來增加輪胎的強度，減少磨損的添加料，輪胎中化學技術(shù)發(fā)揮了非常重要的作用。航天火箭推進劑，1926年第一枚火箭是液態(tài)氧做氧化劑，航天發(fā)射的使用是鋁和高氯酸銨作為推進劑。 https://www.cas.cn/spzb1/gjhxn_1 ... 110607_3282905.html |
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2樓2011-06-07 22:43:25
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