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国际化学年专题之三：白春礼：百年来化学的发展支撑了人类社会的可持续发展 已有1人参与
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我的报告主要是基础科学的角度以及对未来化学的希望进行探讨，回顾百年来化学的发展，应该说建立了重要的理论体系，创造了新的物质，这是第一点启示。百年来化学作为一门中心学科，推动了其他学科的发展。百年来化学的发展支撑了人类社会的可持续发展。有几个例子来说明这个观点。 在过去一百年，比如说化学学科自身不断的壮大发展，化学理论的建立促进了化学的日臻完善，比如说在化学理论指导之下，我们对组成分子的化学键的本质，催化机理，分子间相互作用等认识逐步的系统和深入。鲍林提出的价键学说杂化轨道理论，莫利肯提出的分子轨道理论等等，这些理论指导了我们对化学键深刻的认识。我们的研究从小分子反映到化学键的催化，理论与计算化学都是不可或缺的，化学理论的建立和完善使化学本身更加系统，更加深入。 化学强大的创造力是改造物质世界的主要方法和手段之一，化学家合成和制备了数以千万计的化学物质，为化学的壮大发展提供了基石。过去一个世纪新分子从几十万种增加到几千万种以上，成为取之不尽的资源宝库。合成化学对结构和成键有深入的了解，20世纪中期以后化学与生命、材料、能源、环境、信息等学科的交叉融合，不仅推动了化学自身的发展，也催生了众多新兴交叉前沿科学。化学与生命科学交叉过程当中，诞生了生物化学，分子生物学，生物无机和生物有机化学，化学生物学，以及细胞层次的化学。与材料科学交叉融合的基础上，先后产生了材料化学和纳米化学，当然纳米化学不仅仅局限于材料。环境学科交叉中形成了环境化学，并分化出大气化学，水化学，环境毒理等学科。 化学架起了生命科学的桥梁，化学获得了很多诺贝尔奖都是与生命科学密切相关的，从1929年研究辅酶到2008年的绿色荧光蛋白，2009年的核糖体结构和功能，都是架起了化学科学与生命之间的桥梁。生物学家和药学家因为对分子调控和机理的深入认识而获益匪浅，比如说硝酸甘油能够缓解心绞痛，很多年来对机理不是很清楚，上世纪80年代才被药理学家出色的工作所解决，并于1998年获得了诺贝尔生理学和医学奖。硝酸甘油能够释放NO，而NO能使血管扩张，它是一种传递精神信息的信使分子。 化学推动了材料创新，高分子领域有四个诺贝尔奖奠定了高分子工业的基础，1953年提出高分子概念，1963年催化剂获奖，关于高分子物力理论的试验，到2000年一共三位获得了导电高分子领域的发现，可以说这些诺贝尔奖的获得奠定了现在高分子工业的基础。1838年问世了第一种人造塑料，1840年开发出天然橡胶的硫化技术，1907年真正意义上合成塑料，1939年促成了尼龙的商品化，1940年各种通用塑料和特种工程塑料相继问世。高分子材料的问世推动了材料的创新，广泛的满足了人民群众生活的需要。塑料，橡胶和纤维产量巨大，与人民生活密切相关，高分子涂料，胶粘剂被广泛的使用，所以说高分子材料的诞生，推动了材料不断的创新。 第三，化学的发展支撑了人类社会的可持续发展，过去的百年发展当中，化学对人类社会的可持续发展起到了核心作用，现在化学已经渗透到生活的各方面，人民的生活可以改善，甚至是国家安全，化学为新能源，新材料研究，乃至信息、医药、资源和环境方面的发展提供了物质基础和技术保障。比如说化肥，合成氨的方法，结束了人类完全依靠天然氮肥的历史，没有合成氨农作物的产量不能有今天的产量。高分子纤维改善了我们的生活，告别了单纯的依靠大自然赋予的棉、麻、毛、蚕丝编织衣着的时代。 药物是人类健康的守护神，从天然药物到合成药物，比如说吗啡，阿司匹林目前都在使用，不仅是镇痛，降低血液粘稠度，现在老年人每天吃一片阿司匹林。立普妥是降低血脂的，燃料的发明应用使我们的生活更加多姿多彩。化学在能源领域得到了广泛的应用，美国油田的发现，石油在1951年成为超过煤的最主要的燃料来源。由原油当中分离出不同的化学油份，在石油的广泛应用当中不断的改进，最初原油炼油技术是常压蒸馏后来是减压蒸馏，到现在是催化裂解。能源领域催化剂是被广泛使用的，也是不可或缺的。对核能源来说，42年是以军用为目的建立起第一个核反应装置，包括核电在内的和平利用核技术始于1951年，当时美国总统艾森豪威尔提出了和平用核能的计划。用于反应堆的核燃料，和用于调节放射性衰败产生的中子流的控制棒，用过燃料棒的再加工，核废料处理等产生了很好的能源。 短短200年电池成为人类生活不可或缺的宝物，随着电池的发展，化学的身影是无处不在的。最早是意大利的科学家解剖青蛙的时候，发现青蛙有生物电现象，1781年发表了“关于电对肌肉运动的作用”的论文。最早的电池是受到其中的启发而发明的。1859年发明的铅酸蓄电池主要用于各种内燃机车，目前的产量最大，应用最广，目前是很普及的，包括内燃机车，甚至是汽车的蓄电池。1868年发明的锌锰湿电池，到普通干电池，到碱性电池，镍氢电池，更高容量低环境污染记忆效应小，锂电池容量轻，容量大，无记忆效应，目前是大规模使用的。从电池的发展史中可以看到化学所起到的作用。目前太阳能是唯一的取之不尽的，免费的能源，如何把太阳能转化成我们可以使用的能量，是目前科学界研究的一个热点问题。从1839年光伏效应发现以来，54年第一个硅基太阳能电池，1977年第一个非晶硅的太阳能电池，86年有机太阳能电池得到了新的突破，90年代世界太阳能电池产量稳步的增长，95年有薄膜的太阳能电池，07年太阳能的发展达到了高峰，当然目前还有很多技术问题有待于解决。 化学与材料的关系是密不可分的，比如说公路，尤其是沥青路，不管天气多热多冷，长期的受压，载荷使用条件下，外表保持平坦不破坏，建筑维护创新应该说是发挥了重要的作用，使道路的翻修间隔越来越长。化学分子起到了联合添加剂的作用，避免产生车辙和开裂，采用了SPS在路面材料当中。最早的橡胶产品是天然橡胶，19世纪初。1839年发明了天然橡胶的硫化过程，使天然橡胶可以更好的使用，目前的橡胶硫化技术，加入化学促进剂和稳定剂，这样的技术还在使用。1945年合成橡胶实现了商业化的生产，随着轮胎使用的增加有了一些改进，比如用内胎代替实心的橡胶胎，天然的或合成纤维帘子线增强来增加轮胎的强度，减少磨损的添加料，轮胎中化学技术发挥了非常重要的作用。航天火箭推进剂，1926年第一枚火箭是液态氧做氧化剂，航天发射的使用是铝和高氯酸铵作为推进剂。 https://www.cas.cn/spzb1/gjhxn_1 ... 110607_3282905.html |
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