談無機化學的發展前沿

關穆薩

[摘要]：在人類的發展歷程中，無機化學扮演著越來越重要的角色。因為無機化學主要解決的是人類生產和實踐中產生的問題，并且準確地將理論和實際生產相結合，也就是將化學內部理論繼續發展和整體社會發展相結合。文章對無機化學的發展進程進行了簡要的概述，簡單的概況了無機化學的研究進展歷史，新型發展方向。

[關鍵詞]：無機化學；發展前沿

化學是一種廣泛運用于人們生活與工作中的自然科學，是一種基于原子、分子層次，進而對物質的結構、組成、性質變化規律的科學。而無機化學作為化學領域的一個重要二級學科及分支，細致研究了無機物質的結構、組成、性質和相關化學。例如：碳氧化物、硫化物、碳酸及碳酸鹽都屬于無機化學的研究范圍。

由于當前科研工作的復雜性與不確定性，多個領域的研究都出現相互滲透并且相輔相成的現象。目前，無機化學的主要發展趨勢是偏向新型的無機化合物的合成和應用，以及對新研究領域的不斷探索，并對其進行持之以恒的開辟和建立。

例如，生物無機化學是生物學和無機化學相互滲透的邊緣學科；固體無機化學是21世紀大熱的新型研究方向。

1、無機化學的發展進程

早期的人類在發展中逐漸學會了使用閃電擊打木頭致燃燒而產生的火到后來的“鉆木取火”也就是使用一定的技術使化學元素充分地為人類所用，當然那時的技術還是較為低級的，不夠成熟的。再到后來的古代中國煅燒陶瓷，鍛造青銅器，直到這時，人類才真正地開始使用“高級”的技術，運用化學原理和知識技術將某些元素轉變為性質不同，用法不同的物質。由于最初的化學研究多為無機物，所以近代無機化學的開始也標志著近代化學的開端。

近代化學始于英國的玻意耳、法國的拉瓦錫以及英國的道爾頓。玻意耳對化學基礎做了許多基本研究，比如氫氣、磷的制備，金屬酸的反應以及燃燒反應等。他著重強調了元素和與合物間差別所在，為化學的建立做出了巨大的貢獻。拉瓦錫再使用天平測量之后提出了質量守恒定律，這也是化學學科最重要的定律之一。同時，他確定了物質燃燒是基于氧化作用，推翻了持續百年之久的“燃素說”，以此促進了化學的發展。而英國的道爾頓則提出了原子學說，說明一切元素都是由不能再分割的原子所組成。由此，化學這門科學正式宣告成立。

19世紀30年代時，化學領域已知的元素已達60多種，俄國化學家門捷列夫對這些元素進行了較為細致的研究，從而發現了元素周期律。隨后，他將已知的元素按性質進行分類，并繪出了世界上第一張元素周期表。周期律對以后化學的人工合成新元素以及各元素之間的性質類比、尋找替代元素等具有重要作用，因此，元素周期表也對無機化學的現代發展起到了不可或缺理論支柱。無機化學的研究重點在于解決材料、能源、生命、信息和環境等領域中的科學問題。在1945年核彈，計算機等相關技術的成熟后，原子能技術、計算機、通信等技術大大地推動了無機化學的發展。

現代無機化學的發展同樣運用到了大量物理方法和數學定量計算，正在由一個單一學科向邊緣學科、交叉學科迅猛發展。例如：二茂鐵的合成是這一時代的重要特征，二茂鐵是最早被發現的夾心配合物，二茂鐵的合成打破了無機化學和有機化學的界限從而開始復興無機化學。由此，無機化學進入了高速發展時期，同其他化學學科分支一樣，從描述性科學向推理性科學過渡、從定性向定量過渡、從宏觀向微觀深人。

2、無機化學的研究及運用方向

2.1生物無機化學

生物無機化學是現今無機化學學科中一門運用較廣泛的分支學科，它是生物學與無機化學的交叉產物。其研究對象多為生物體內的金屬（和少數非金屬）元素及其化合物。生物無機化學的研究對象范圍之廣，從分子顆粒大小來說，其涵蓋了從生物小分子到生物大分子；從研究的系統來看，它又囊括了從單獨的生物分子到整體生物體系。而近年來，研究者們又開始了對細胞層次的研究，并且逐年擴大對其的研究規模與研究力度。

而我國對生物無機化學的研究主要體現在：稀土元素生物無機化學、藥物中的金屬及抗癌活性配合物的作用機理、金屬離子與細胞的作用、生物礦化，環境保護等方面。其中，在研究金屬蛋白的結構與功能作用、生物大分子與金屬配合物的相互作用、生物礦化、金屬離子生物效應的化學基礎以及無機藥物化學等方面都具有了相對成熟的研究團隊與相對固定的研究方向，并且，研究隊伍也趨于年輕化。

對生命過程的研究是生物無機化學中最重要的研究之一。生命過程的核心之一是能量的轉換，而能量轉換的中心過程是電子的傳遞，因而生物電傳遞成為近年來生物無機化學研究的熱門課題，包括以微生物培養基為電解液的生物原電池研究以及對生物電的利用。

我國的生物無機化學是在國際學術潮流引領之下，初步發展起來的一門新興學科。在短短的幾十年的時光中，在研究人員的共同努力下，不僅得到了令人矚目的成果，并且涌現一大批愿為科學獻身的年輕人才。而從長遠來看，我國生物無機化學學科的發展將趨向于生物大分子更深層次的研究，并且逐步在國際無機化學領域展露頭角。

2.2綠色化學

綠色化學的核心是使用一定的化學技術從源頭徹底治理或減少現代工業和化學實驗中產生的對人體有害，對大自然有明顯危害作用的副產物，而不是先污染再治理。

近年來，研究開發無毒、無害的原料代替有毒、有害的原料來生產所需要的化工產品等等已經成為綠色化學的研究熱點之一。比如對新型制冷劑的研究，當人們已經意識到價格低廉，使用方便，效果明顯的氟利昂對環境有著極大的傷害，例如，氟利昂會破壞生物賴以生存的臭氧層，加劇溫室效應等等。就開始了對新型制冷劑的研究。比如碳氫化合物特別是丙烷已經在石化工業大型制冷裝置中應用多年。因為丙烷具有優良的熱力性能，相對分子質量比氨大，但不及氟利昂中的CFC、HCFC、HCF的效果顯著。除此之外，還有能夠防止白色污染的生物降解塑料的研究開發及應用等。因此，綠色化學越來越受到人們的歡迎。

2.3固體無機化學

固體無機化學是一門由固體物理、無機化學、材料科學等學科的相互滲透、交叉形成的一門邊緣學科。固體無機化學趨向于研究無機化學材料的性質、組成、結構、制備、功能等一系列相關領域，屬于現今無機化學領域中研究較為熱門，運用較為廣泛的學科。

在該領域，研究人員們不斷發現了許多具有特殊功能的化合物，如：C60 、納米材料、火箭助燃劑N2H4等等。同時，研究人員們也在原電池，電解池等方面廣泛應用了固體無機化學方面的知識，并獲得了較為重大突破，可以使化學物質在電流的作用下所產生的能量以及物質充分地為人類所用。而在對鹽類水解的相關研究中，研究人員們發現便于找到元素內在的性質和微觀數據的方法，從而引導人們制造出更加精密的測量儀器和材料，在無機化學中起到了不容小視的作用。在固態物體中，有著比液態和氣態更復雜的結構，所以對固體無機化學研究的發展前景也是非常廣闊的。

3.結束語

面對不斷加快的生活腳步、面對不斷提高到人民生活需求與對自然改造的要求、面對環境科學、材料科學、信息技術科學等眾多學科的高速崛起、快速發展的挑戰，化學作為“前輩”學科也在不斷地進步出新，努力設計出新型品種來滿足國民物質文化生活需求，使人類的生活方式更加簡單。當然，對化學的研究最終的目的是造福國家，造福人類，盡管人們也已經發現了許多，但是，大自然是無窮無盡的，還有更多的未知世界等待我們的探索。雖然這很困難，但是我相信，我們在國家和黨的領導下，一定能克服種種困難完成我們的任務，推動國家的發展，從而實現中華民族的偉大復興！

[參考文獻]：

[1]楊頻，我國生物無機化學的發展，化學通報，1999，12

[2]張凡，21世紀無機化學的發展前景，福建教育學院學報

[3]陳立平，無機化學科學發展趨勢簡介，大連大學學報，1996，6