化学化工在人类社会中的地位

1、化学化工在人类社会中的地位化学化工在人类社会中的地位 一、一、2020世纪化学的回顾与化学学科发展的趋势世纪化学的回顾与化学学科发展的趋势o 20世纪人类认识和利用物质经历了人类生存、人类生存质量、人类生存安全三个历史阶段。o 人类生存：20世纪初、化学提供肥料（合成氨）合成纤维和其它高分子材料，石油化工产品。o 人类生存质量：化学创造了许多饲料和肥料添加剂，食品添加剂，生产更多、更可口食物；创造了许多功能材料；创造了许多药物和诊断方法，战胜和消灭了某些疾病。o 人类生存安全： 20世纪末资源问题？环境问题？电磁辐射？20世纪有七大技术，第一是合成化学技术世纪有七大技术，第一是合成化学技术o

2、常说20世纪发明了六大技术（1）无线电、半导体、计算机、芯片和网络技术；（2）基因重组、克隆和生物芯片等生物技术；（3）核科学和核武器技术；（4）航空航天和导弹技术；（5）激光技术；（6）纳米技术。但很少人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥、农药的化学合成技术。o 其实，化学在20世纪的成就用“空前辉煌”来描述，是并不过分的。上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存，但如果没有发明合成氨（国外评选20世纪最重大发明，得票最多）和合成尿素，合成第一、二、三代农药，60亿人口将一半饿死；没有发明合成抗生素和新药物，人类寿命缩短；没有三大合成，人类生活受很大影响，没有合成新分子、新材料，上述六大技

3、术无法实现。化学是中心科学化学是中心科学o 科学分上、中、下游，数理是上游、化学是中游、朝阳学科是下游。o 交叉学科中化学放弃了冠名权。例如“生物化学”被称为“分子生物学”，“生物大分子的结构化学”被称为“结构生物学”，生物大分子的物理化学”被称为“凝聚态物理学”，“溶液理论、胶体化学”称为“软物质物理学”，“量子化学”称为“原子分子物理学”。o 又如人类基因组计划、分子芯片、分子马达、分子导线、分子计算机都是化学家开始的，但开创研究家却不提出“化学器件学”这一名词，而微电子学专家马上称之为“分子电子学”。因此，因此，20世纪的世纪的化学在推动人类进步和科技发展中起了核心的作用化学在推动人类进

4、步和科技发展中起了核心的作用对对2020世纪末化学现状和地位的不同估计世纪末化学现状和地位的不同估计o 20世纪末化学的作用和地位似乎淡化，核心科学、牵头学科似乎退后：o 客观上：A、一部分化学研究方法自动化和计算机化，误认为分析和合成已经不是科学而是技术；B、生物学在分子层次有两大进展（基因、创造新生物或生物分子）；C、创造新材料、药物等，化学研究其原理、机理，处上游，材料学、药学推出实际产品，处于下游。o 主观上，A、迄今为止化学研究的主流仍以创造新分子、新材料为目标（忽视功能研究）；B、受大趋势的影响，20世纪化学理论重点从宏观转向微观，忽视科技对化学要求。二、未来化学的作用和地位二、未

5、来化学的作用和地位o 化学仍然是解决食品问题的主要学科之一化学仍然是解决食品问题的主要学科之一o A、化学将支撑生物学在提供优良品种，提供转基因生物等方面作贡献o B、化学将在设计、合成功能分子和结构材料以及分子层次阐明和控制生物过程的机理方面，为研究开发高效安全肥料、饲料、农药、农用材料、生物肥料、生物农药打下基础o C、利用化学和生物方法增加动植物食品的防病有效成分，提供安全的有防病作用的食品和食品添加剂，改正食品储存加工方法，减少不安全因素，是化学研究的重要内容化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用化学在能源和资源的合理开发和高效安全利用中起关键作用中起关键作用o A、要研究高效洁净的

6、转化技术和控制低品位燃料的化学反应（保护环境，降低成本）o B、开发新能源，太阳能以及高效洁净的化学电源与燃料电池等将成为21世纪的重要能源o C、矿产资源是不可再生，化学要研究重要矿产资源（如稀土）的分离和深加工技术以及利用化学继续推动材料科学的发展化学继续推动材料科学的发展o A、化学是新材料的源泉，末来化学不仅要设计和合成分子而且要把这些分子组装、构筑成有特定功能的材料，从超导体到催化剂、药物控释载体、纳米材料都要从分子以上层次研究材料的结构o B、20世纪化学模拟酶的活性中心已取得进展，未来将会在可用于生产、生活和医疗的模拟酶的研究方面有突破o C、21世纪电子技术将向更快、更小、功能

7、更强的方向发展，目前大家正在致力于量子计算机、生物计算机、分子器件、生物芯片等新技术，标志着分子电子学、分子信息技术的到来，需要设计、合成各种物质和材料化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障化学是提高人类生存质量和生存安全的有效保障o A、通过研究各种物质和能的生物效应（正面和负面）的化学基础特别是搞清两面性的本质，找出最佳利用方案o B、研究开发对环境无害的化学品和生活用品，研究对环境无害的生产方式，这两方面是绿色化学的主要内容o C、研究大环境和小环境（如室内环境）中不利因素的产生、转化和与人体的相互作用，提出优化环境洁净生活空间的途径o 从分子水平了解病理过程，提出预警生物标志物的检

8、测方法，建议预防途径，预防疾病三、现代化工在国民经济中的地位 o 化工是强大的传统基础产业之一 又是战略产业（从1970 s开始化工及其产品在全球经济战略中一直扮演重要角色）o 也是当代高科技的基础o 同时与人类的衣食住行用有着密切的关系 化工化工信息信息材料材料航天航天生命生命 轻工轻工食品食品能源能源环境环境建筑建筑农牧业农牧业化肥化肥农药农药高能电池。高能电池。化工科学与技术是国民经济支柱及高科技产业的支撑化工科学与技术是国民经济支柱及高科技产业的支撑 , ,在二十一世纪必将持续高速发展在二十一世纪必将持续高速发展医药医药功能材料功能材料添加剂添加剂饲料饲料化肥化肥沥青沥青橡胶轮胎橡胶轮

9、胎农药杀虫剂农药杀虫剂化工与农业化工与农业 o 化肥化肥o 农药农药：研制高效、低毒和安全的农药研制高效、低毒和安全的农药o 植物激素及生长调节剂植物激素及生长调节剂o 其他：其他： 农膜、土壤改良剂、饲料添加剂等。农膜、土壤改良剂、饲料添加剂等。 化工与医药化工与医药 o 制药工业制药工业 o 生物制药生物制药o 化学合成制药化学合成制药o 中药制药中药制药o 是特殊商品，许多国家的制药工业发展速度是特殊商品，许多国家的制药工业发展速度多年来都高于其他工业的发展速度多年来都高于其他工业的发展速度。化工与能源化工与能源 一次能源与二次能源一次能源与二次能源 o 一次能源：指从自然界获得且可直接

10、加以利用的热源一次能源：指从自然界获得且可直接加以利用的热源和动力源，包括煤、石油、天然气、油田气等，林木秸和动力源，包括煤、石油、天然气、油田气等，林木秸秆等植物燃料，沼气，核燃料，还有水能、风能、地热秆等植物燃料，沼气，核燃料，还有水能、风能、地热能、海洋能和太阳能等。能、海洋能和太阳能等。o 二次能源：指从一次能源加工得到的便于利用的能量形二次能源：指从一次能源加工得到的便于利用的能量形式，除火电外，主要是指化学加工得到的汽油、柴油、式，除火电外，主要是指化学加工得到的汽油、柴油、煤油、重油、渣油和人造汽油等液体燃料，煤气、液化煤油、重油、渣油和人造汽油等液体燃料，煤气、液化石油气等气体

11、燃料。石油气等气体燃料。 n 图图1-1 1-1 世界和中国能源消耗构成世界和中国能源消耗构成 化工与人类生活化工与人类生活o迄今为止，人类发现和创造的迄今为止，人类发现和创造的12001200多多万个化合物各自有其性质和功能。农万个化合物各自有其性质和功能。农业、轻工业、重工业、业、轻工业、重工业、吃穿用、衣食吃穿用、衣食住行住行无不紧密地依赖化学品，化工使无不紧密地依赖化学品，化工使人们生活更加丰富多彩。人们生活更加丰富多彩。 化工与国防化工与国防o 火炸药工业是广义化学加工工业的重要组成部分，火炸药工业是广义化学加工工业的重要组成部分，它的生产工艺及设备与一般化学工业，特别是燃它的生产工

12、艺及设备与一般化学工业，特别是燃料工业、制药工业十分相近，具有相同的操作和料工业、制药工业十分相近，具有相同的操作和过程。过程。o 随着火箭和导弹技术的进步，对推进剂的要求也随着火箭和导弹技术的进步，对推进剂的要求也越来越高，要求化工提供能量和冲量更高的发射越来越高，要求化工提供能量和冲量更高的发射药和推进剂，以及能量更大、破坏力和杀伤力更药和推进剂，以及能量更大、破坏力和杀伤力更强的猛炸药。强的猛炸药。o 与国防有关的化工产品与国防有关的化工产品化工是最大的行业和市场 o 2003年，中国化工产品现价总产值达 9702亿元，接近国内GDP总量的10%o 包括石油在内的化工行业，是一个支脉众多

13、的庞大家族，是中国的最大行业。o 化工行业的产业链特别长 上游 中游 下游因此化工市场也可以说是中国最大的市场。化学工业行业范畴化学工业行业范畴o 无机化学工业无机化学工业 （包括化学肥料，（包括化学肥料，“三酸三酸”，“二碱二碱”，无机盐，稀有元素，电化学等），无机盐，稀有元素，电化学等）o 基本有机化工基本有机化工 （以天然资源：煤、石油、天然（以天然资源：煤、石油、天然气、生物质为原料经过化学加工得到气、生物质为原料经过化学加工得到“三烯三烯” ，“三苯三苯”，“一炔一炔” ，萘等八大基础原料，然，萘等八大基础原料，然后再进一步为基本有机原料的工业）后再进一步为基本有机原料的工业）o 高分子化学工业高分子化学工业 （包括合成塑料、合成橡胶、（包括合成塑料、合成橡胶、合成纤维等）合成纤维等）o 精细化学品加工工业精细化学品加工工业化工产品o 可分为25类类。o 第1类：氨、电石、硫酸、化学肥料；第2类：碱工业产品；第3类：无机化工产品；第4类：高压气体；第5类：火药；第6类：芳香族及焦油产品；第7类：有机化工产品；第8类：石油化工和