无机化学的发展趋势

    0.5.3　无机化学的发展趋势

    无机化学的发展总趋势是：在基本上是从描述性的科学向推理性的科学过渡，从定性向定量过渡，从宏观向微观深入，力图建立一个比较完整的、理论化的、定量化和微观化的现代无机化学新体系。未来无机化学的发展特点是各学科纵横交叉、解决实际问题，即化学学科的自身继续发展和相关学科融合发展相结合；化学学科内部的传统分支继续发展和作为整体发展相结合；研究科学基本问题与解决实际问题相结合。当前无机化学的活跃领域有配位化学、原子簇化学、纳米技术、生物无机化学、有机金属化学、无机固体化学、绿色化学等。

    1.无机化学的前沿领域

    (1)配位化学：自从维尔纳(Werner)建立配位化学的基础以来，已有一个多世纪了。20世纪50～60年代，无机化学最活跃的领域就是配位化学。据统计，近年来无机化学杂志中有70%以上的论文与配位化学有关，并保持继续增长的趋势。

    (2)有机金属化学：能与C形成M—C键金属元素的，包括ⅠA、ⅡA、ⅢA、ⅤA及过渡元素等80多种元素，会产生许许多多有不同特性的新的化合物。无机化学与有机化学的结合是20世纪及21世纪化学发展的必然趋势。第一个金属有机化合物是在1849年制得的有机锌化合物。金属有机化合物的发现，在化学键近代概念的发展中起了决定性的作用，它模糊了无机化学与有机化学的学科界限。在日本九州发现的“水俣病”是由于甲基汞中毒，而甲基汞就是一种金属有机化合物。

    (3)生物无机化学：是最近20多年迅速发展起来的一门无机化学与生物化学相互渗透的边缘学科，人们已经了解到无机化学在生物体系中扮演十分重要的角色。在血红素、维生素B₁₂、细胞色素C及几十种金属酶中，铁、钴、铜、锌等作为中心离子，在生命过程中起着重要作用。金属离子在生物体系中的成键，除维生素B₁₂中的Co—C键以外，几乎都是以配位键形式结合。

    (4)无机固体化学：这是化学与物理学交叉所产生的分支，是固体化学中的核心部分，它研究固体无机材料的合成、结构、性质及应用。“能源、信息、材料”是现代文明的三大支柱，而材料又是能源和信息的物质基础。回顾历史也可以发现，新材料的使用往往标志着一个新时代。随着科技的发展，现已研制出许多具有优良性能的超导材料、铁电材料、磁材料、发光材料等，无机固体化学在材料科学研究中占有重要的地位。如2004年国家技术发明奖一等奖在连续空缺6年后，授予两个研究新型无机材料的项目——“高性能炭/炭航空制动材料的制备技术”和“耐高温长寿命抗氧化陶瓷基复合材料应用技术”。

    (5)非金属化学：20世纪50～60年代，非金属化学也获得了很大的发展，其中最突出的两个领域是稀有气体和硼烷化学，另外就是对C的研究。C₆₀巴基球—福勒烯足球烯是20世纪80年代由美国科学家研制的，我国在90年代开始研究之后，C₇₀、C₈₀、C₉₀等相继合成出来，这些足球烯在超导、催化方面有特殊功能。

    无机化学的各个前沿领域内容十分丰富。它们的新概念、新理论、新方法、新反应、新结构和新的功能，在化学学科的基础研究和应用研究中占据重要地位。

    2.无机化学的发展趋势(前景)

    (1)广度上的拓宽：在化学学科范围内与有机化学相互渗透，形成元素有机化学、金属有机化学。与物理化学大面积交叉而形成物理无机化学。在化学学科范围之外，与材料科学结合，形成固体无机化学和固体材料化学。向生物化学渗透，形成生物无机化学，研究生命过程中无机离子的作用机制。环境科学中的很多化学问题基本上是无机化学问题。因此，与数十年前相比较，无机化学学科所研究问题的综合性已使其面目大为改观。

    (2)深度上的推进：无机化学研究广泛采用物理学和物理化学的实验手段和理论方法，深入到原子、分子或离子层次去弄清物质的结构及其与性能的关系，以及化学反应的微观历程和宏观化学规律的微观依据等现象。各种谱学方法，如EXAFS、XANES等被普遍采用。量子化学理论方法已扩展到用来研究过渡金属、稀土元素、锕系元素等重金属元素化合物的成键规律、特征性质、反应机制和相对论效应等问题。分子力学和分子动力学方法结合谱学数据，用于研究复杂无机体系的工作正在飞速进展。实际上，现代无机化学与物理化学已很难划出一个清楚的界限了。

    无机化学已经走过了发展、停滞、复兴、再发展的漫漫道路，人类的可继续发展战略对无机化学提出了更高要求。我们相信，无机化学的基础理论研究和应用开发工作一定会取得更加丰硕的成果。