化学学科的分支

化学的研究范围极其广泛，按其研究对象和研究目的不同，在上世纪交替之际，化学已逐渐形成了分析化学、无机化学、有机化学和物理化学等分支学科。

分析化学分支形成最早，自 19 世纪初，原子量①的准确测定，促进了分析化学的发展，这对原子量数据的积累和周期律的发现，都有很重要的作用。1841 年 Berzelius J J 的《化学教程》，1846 年 Fresenius C R 的《定量分析教程》和 1855 年 Mohr E 的《化学分析滴定法教程》等专著相继出版， 其中介绍的仪器设备、分离和测定方法，已初具今日化学分析的端倪。随着电子技术的发展，借助于光学性质和电学性质的光度分析法以及测定物质内部结构的 X 射线衍射法、红外光谱法、紫外光谱法、核磁共振法等等则是近代的仪器分析方法，这些方法可以快速灵敏地进行检测。如对运动员的兴奋剂监测，尿样中某些药物浓度即使低到 10-13g·mL-1 时，也难躲避分析化学家们的锐利眼睛。

无机化学的形成常以 1870 年前后 Mendeleev DI 和 Meyer JL 发现周期律和公布周期表为标志。他们把当时已知的 63 种元素及其化合物的零散知识，归纳成一个统一整体。一个多世纪以来，化学研究的成果还在不断丰富和发展周期律，周期律的发现是科学史上的一个勋业。

有机化学的结构理论和有机化合物的分类，也形成于 19 世纪下半叶。如 1861 年 Kekulé F A 提出碳的四价概念及 1874 年 van't Hoff 和 Lebel 的四面体学说，至今仍是有机化学最基本的概念之一，世界有机化学权威杂志就是用 Tetrahedron（四面体）命名的。有机化学是最大的化学分支学科， 它以碳氢化合物及其衍生物为研究对象，也可以说有机化学就是“碳的化学”。医药、农药、染料、化妆品等等无不与有机化学有关。在有机物中有些小分子，如乙烯（C2H4）、丙烯（C3H6）、丁二烯（C4H6），在一定温度、压力和有催化剂的条件下可以聚合成为分子量为几万、几十万的高分子材料， 这就是塑料、人造纤维、人造橡胶等，它们已经走进千家万户、各行各业。目前高分子材料的年产量已超过 1 亿吨，预计到本世纪末，其总产量会大大超过各种金属总产量之和。若按使用材料的主要种类来划分时代，人类经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代，目前正在迈向高分子时代。现在往往已把高分子列为另一个化学分支学科，有的高等学校设立高分子系，有的学校设立高分子研究所，有力地加强了人材培养，并促进了该分支学科的发展。

物理化学是从化学变化与物理变化的联系入手，研究化学反应的方向和限度（化学热力学）、化学反应的速率和机理（化学动力学）以及物质的微观结构与宏观性质间的关系（结构化学）等问题，它是化学学科的理论核心。1887 年 Ostwald W 和 van't Hoff J H 合作创办了《物理化学杂志》，标志着这个分支学科的形成。随着电子技术、计算机、微波技术等的发展，化学研究如虎添翼，空间分辨率现已达 10-10m，这是原子半径的数量级，时间分辨率已达飞秒级（1fs=10-15s），这和原子世界里电子运动速度差不多。肉眼看不见的原子，借助于仪器的延伸已经变得可以摸得着，看得见的实物，微观世界的原子和分子不再那么神秘莫测了。

① 国际单位制（SI）中，原子量称为相对原子质量。

在研究各类物质的性质和变化规律的过程中，化学逐渐发展成为若干分支学科，但在探索和处理具体课题时，这些分支学科又相互联系、相互渗透。无机物或有机物的合成总是研究（或生产）的起点，在进行过程中必定要靠分析化学的测定结果来指示合成工作中原料、中间体、产物的组成和结构， 这一切当然都离不开物理化学的理论指导。

化学学科在其发展过程中还与其他学科交叉结合形成多种边缘学科，如生物化学、环境化学、农业化学、医化学、材料化学、地球化学、放射化学、激光化学、计算化学、星际化学等等。在 21 世纪即将来临之际，社会需要化学科学做什么？化学工作者能为社会做哪些贡献？这是世人关心的话题之一。