绪论 间的关系起了根本性变化。物理学为人们提供了一些基本原理,如量子力学和 强有力的测试手段,大大扩展了化学的实验领域。化学理论在计算机科学发展 的帮助下,发展迅速。分子生物学的进展,向化学提出了许多挑战性的问题,要 求化学从分子水平上加以解释。客观条件的变化及化学学科自身的变化,使得 近代化学(指半个世纪以来)具有明显的发展趋势和特点,主要是:从宏观到微 观从体相到表相,从静态到动态,从定性到定量,从单一学科到边缘学科,从平 衡态的研究到非平衡态的研究。 (1)从宏观到微观化学真正深人到微观、深入到分子、原子的层次是从量 子力学的规律应用到化学领域才开始的。合成化学、结构化学和量子化学结合 得更密切。人们在合成一个化合物之后,还要测定其空间结构,进行光谱和核磁 共振波谱的研究,以了解分子内电子运动的某些规律。此外,还要作量子化学的 研究,希望得到结构和性能之间关系的联系 (2)从体相到表相一般说来,物体内部叫体相。在多相系统中,反应总是 在表相上进行的,过去人们无法确知表面层(例如5~10个分子或原子层)的状 态。现在由于测试手段的进步根据测知表面层的结构和组成,人们有可能了解 表面反应的实际情况促使表面化学和催化化学迅速发展。 (3)从静态到动态热力学的研究方法是典型的从静态判断动态,利用几 个热力学函数,在特定条件下来判断变化的方向,但却无法给出变化过程中的细 节。20世纪60年代以来,由于激光技术和分子束技术的出现,可以真正的研究 化学反应的动态问题。分子反应动力学(即徵观反应动力学或化学动态学)就是 在这个基础上发展起来的,已成为目前非常活跃的学科。 (4)从定性到定量人们总是希望能用更精确的定量关系来描述物质的运 动规律。电子计算机的出现,大大缩短了数据处理的时间,甚至使过去望而生 畏、难以着手的计算问题也迎刃而解。计算机的模拟放大,以及进行分子设计 等,大大节约了人力和物力。 (5)从单一学科到边缘学科化学与其他学科相互渗透、相互影响和相互 结合,化学学科内部也相互交叉,紧密相连,形成了许多边缘学科如生物化学、药 物化学、地球化学、海洋化学、天体化学、计算化学、表面化学、金属有机化学等。 (6)从平衡态的研究到非平衡态的研究平衡态热力学已经发展得较为成 熟和系统,但其主要不足之处是限于描述处于平衡态和可逆过程的系统,因此它 主要用于研究孤立系统或封闭系统,对于开放系统由于不平衡的力存在,构成了 非平衡系统。对这样的系统进行研究,自20世纪60年代以来发展非常迅速,形 成了一个学科分支——非平衡态热力学。 Prigogine(普里高津)对此有突出的 贡献。这门学科与越来越多的相邻学科(如生命科学、化学反应动力学等)发生 密切的联系,成为当前理论化学发展的前沿之