應用化學的奠基與發展

【摘 要】應用化學是一門發展源遠流長的科學，是支持現代經濟發展與進步的重要科學，本文從應用化學的起源出發，主要闡述應用化學對于人類的貢獻以及發展前景。

【關鍵詞】應用化學；新型材料

化學是一門由來已久的科學，從地球的發生開始，無處不是化學現象。根據生物學家對于生命起源的猜想，生命很可能是在地球最原始，最惡劣的環境中通過長期的化學作用與碰撞，最后由無機物質產生有機生命，如此說來化學對于生命的產生也有巨大的影響。人類產生后，化學作用更是做出了巨大的貢獻，首先在人類完整的身體里各個系統通過化學作用來調整人類身體中的平衡與健康，燃燒使得人類認識到火的重要性，有了火之后人類開始慢慢吃烤的食物，使得營養既健康又多元化，為人類文明的興起提供了必要的條件，當朝代出現之后，人類發現鐵可以通過冶煉來鑄造鐵器與武器，于是人類在文明的路上又跨進了一大步。中國人在化學方面的進展在古代就可見一斑，在商朝，中國人就掌握了染色，釀酒，冶金等各種技術，已經可以很好地利用大自然中的資源來改造生活，賈思勰所編著的《齊民要術》已經囊括了許多簡單的農業商業的技巧，如食鹽精制，釀酒，香料等的生產，沈括的《夢溪筆談》已經提及了自己發現石油，并且將其做成墨的過程，在宋代，冶金業，造紙業已經極為發達，李時珍的《本草綱目》詳細記載了各種草藥的用途與性質，宋應星的《齊民要術》更是第一部集化學，醫學等科學于一身的百科全書。在西方，化學也是推動文明發展的重要因素，有一些對化學充滿熱誠的化學家，很早就開始研究各種元素及其單質與化合物，門捷列夫更是依據各元素的原子量與性質，制成了元素周期表，這是化學史上的一個大進步，接下來有機物性質的不斷揭開，更是為工業生產開辟了新的道路，正因為是有了化學長足的進步，人類對于物質的理解才能進一步地加深，化學作為科學出現以前， 對食品、染料、冶金、醫藥的實際探索已經總結出了大量的知識并推動和指導了生產和生活的實踐活動， 并由此而孕育了現代化學的產生。

正因為化學在生產生活中廣泛地應用，所以人類需要一門專門的科學來研究如何更好地利用化學，實現人類生活與文明的更大提升，能在不對地球產生巨大破壞的前提下，最大限度地利用地球上的資源來服務于人類，并且實現地球資源的可持續發展。而很多化學家把時間都投入到了探索化學更深邃更神秘的一面，而不是把化學拓寬到人類的生活中，基礎化學家已經不能應付在快速發展中人類對于各種各樣的需要的提高，因而亟待一個科學的產生，就是應用化學，應用化學被IUPAC定義為“化學在人類需求方面的應用”，應用化學主要研究化學中有關食品，農業，肥料，醫藥等許多與生活密切相關的產品，化學的另一分支化學工程則可以專注于整個生產過程中的微操作，兩者相輔相成。

應用化學是一個涉獵廣泛的科學，不像其他分支，如物理化學，生物化學，有機化學，無機化學等研究范圍狹窄而刁鉆，同時應用化學需要的儲備知識更加多，因為一樣產品從原材料選擇到加工再到最后產出，提純，除雜，廢物處理的過程，需要各方面知識的基礎，了解其中涉及的觸發劑，催化劑，敏化劑等等化學物質，并且要時刻注意不引入雜質，并且不改變產品的性質，保證產品的產率，質量與速率。應用化學從研究的方向上來講分為三個方面，無機，有機，生物。

無機應用化學是最早開始研究的一門，因為人類對于應用化學的入門以及理解最早，人類對于無機物的接觸與認識比較多，無機化學研究的又可以分為平常生活中的與工業生產中的，生活中的無機物大多結構簡單，性質比較突出，相對比較安全，例如氯化鈉，碳酸鈉等，而工業生產中的無機物則很多都難以在正常的條件下穩定存在，有易于潮解的，如氫氧化鈉，硝酸銨等，有易于與氧氣反應的，如鈉單質，鋁單質等，有易于與空氣中燃燒的，如氫氣，甲烷等，有的不能穩定存在于空氣中，如一氧化氮，有的更是有毒的，會威脅到人的健康，如氯氣，對于這些物質，必須要妥善地處理，要不然輕則導致產品不純，或者只是產品產出的下一級產品有雜質，重則會出現工業事故，導致大量傷亡。例如氯氣則是一種有劇毒的黃綠色氣體，如果氯堿工業產生的氯氣不能妥善地收集，提純，處理，導致氯氣泄漏，則會使肺部細胞受到大量損傷，輕度中毒會導致支氣管炎，咳嗽，中度中毒會導致支氣管肺炎，重度中毒更會導致呼吸困難，窒息，昏迷，甚至死亡。所以在無機應用化學中，必須要在保證整個生產過程中安全，操作正確的情況下，再確保最大化勞動力與資源，提高產率，質量與產量。另外，冶金以及硅酸鹽制品也是無機應用化學的重要組成部分。而這些產業相對于其他屬于傳統工業，應用化學則更著重于傳統工業的新開發，比如硅酸鹽制品的功能化，半導體材料的制備等。

有機應用化學至今為止也有了長足的進步，最初人類對于有機物的認識一直很狹隘，知道維勒，利用氰酸胺合成出了尿素，打破了有機物與無機物的界限，人類對于有機物的研究終于像打開了一扇大門，自此以后有機物漸漸地走進了生產生活中，現在的司機可以使用甲烷作為汽車燃料代替汽油，更加清潔高能，并且價格較低，現在的人可以使用聚乙烯制成的塑料袋及其他塑料制品來乘裝物品，而不是用笨重巨大的簸箕，竹簍等，雖然有機物為人類的生活做出了不可磨滅的貢獻，但是它的生產業存在許多亟待解決的問題。有機物結構較為復雜，很多有機物的結構已經要使用三維結構來展示，同時有機物的反應緩慢，很多都需要使用催化劑，并且條件嚴苛，有些反應可能會因為反應條件的偏差而產生一種甚至幾種副產物，例如乳酸的聚合，在不同的條件下，其產生的產物至少有十多種之多，所以足見有機物生產之復雜，這些都是應用化學需要解決和完善的問題。并且有些有機物在廢棄之后由于很難被降解，例如飯盒，就很容易堆積在一處，成為白色污染，不及時解決的話，污染更會擴散和演化。應用化學不僅僅要解決產品生產的問題，更要解決如何處理產品造成的危機，避免污染。

生物應用化學是近現代發展的一個分支，生物的研究從來不能只依靠一個自己，要以其他學科為工具，以自己的理論為先導來進行，化學便是其中一個工具之一，最簡單的例子就是DNA是主要遺傳物質理論的證明實驗，赫爾希和蔡斯利用了放射性元素找到了遺傳物質的蹤跡。現在，化學更被廣泛地應用在更多的研究上，如微生物和發酵化學品，生物學中的痕量過渡金屬，分子遺傳學等。與此同時，更多人造器官的出現也離不開應用科學的貢獻。應用化學需要找到什么物質可以不與人體免疫細胞排斥，什么結構與免疫細胞上的受體最接近，這些都依賴于應用化學對于分子模型的構建與重組。

總而言之，應用化學作為一種歷史悠久，底蘊深厚，發展潛力十足的科學，必定可以大放異彩。

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