來一場有關化學的修行

Chem is try：化學是嘗試

初中時我們就已經開始接觸化學了，相信許多人對化學并不陌生。然而，你真的了解化學嗎？

B站（bilibili官方網站）流傳著一個很火的叫作“美麗化學”的系列視頻，它是由中國科學技術大學先進技術研究院和清華大學出版社聯合制作的一個原創數字科普項目。視頻里的銅樹生長、熒光液滴等美麗畫面讓人印象深刻。除此之外，化學世界里還有許多奇妙有趣的現象，比如“法老之蛇”實驗、碘鐘反應、“大象牙膏”實驗等。不過，這些都只是化學的其中一小部分內容。

等到真正進入應用化學專業學習之后，我才發現，中學時期學習的化學只是皮毛中的皮毛。例如，初中時，我們知道原子的電子層數等于它的周期數；到了高中，我們知道每一個電子層還可以分為不同的電子亞層；而上了大學，我們便要從理論根源上，利用薛定諤方程等來解釋原子內電子的排布。隨著理論學習的不斷深入，我的學科視野和學科思維逐漸被打開，我開始學著用化學的眼光來看世界。

對我而言，化學是一門研究性和探索性很強的學科，我們化學生常常把化學的英文名稱Chemistry拆分為：Chem is try（化學是嘗試）。是的，學習化學就是需要不斷地進行實驗、嘗試和探索。

普通的實驗課程，一般按照教材上已經寫好的實驗模板，算好的預期結果，一步步操作，就像是在森林里，老師指著一只被綁住的兔子，讓大家把兔子抓回來。而我們班級會有一門特殊的實驗課程——科研訓練，課前，老師會給出一個目標產物，讓我們自行設計合成路線，并且互相討論，分析路線的利弊，同時權衡產率、經濟等諸多因素，進行修改，最終大家敲定一個實驗方案，這就像是老師給出一個目標——抓兔子，并為大家提供抓捕可能用到的工具，我們就沿著兔子的足跡，在化學的森林中摸索搜尋兔子的蹤影，一起想辦法把它抓住。但是在這過程當中，總會出現這樣或那樣的問題。

記得有一次做實驗，我們小組和其他小組的實驗現象每一步都不一樣，過色譜柱的時候，其他小組的都是黃色、橙色分層，而我們小組的分層卻像極了皮蛋——上層墨綠，下層淺黃，而且最終得到的不是目標產物。奇怪了，明明每一步都是按照要求操作的呀？我們連忙向老師求助，老師也很驚訝地表示：“我帶了二十多年學生實驗，從沒見過這樣的情況……”最后，老師發現無水乙醇試劑瓶中的氣味不對，是乙酸乙酯——原來試劑瓶中的試劑被裝錯了！因此我們這個實驗就像數學計算中抄錯了數據一樣，雖然努力了很久，但最終是無用功。我們從這次實驗中吸取了經驗教訓，之后每次實驗加試劑前都會再三確認。還有一次我們要將石油醚和二氯甲烷以1∶3的體積比例混合進行色譜柱洗脫，有一組同學卻怎么都無法將產物洗脫出來，老師直接掂了一下兩個試劑瓶，告訴他們：“你們這兩個瓶子里面都是石油醚，可能是去補充試劑的時候倒錯了。”“哇，老師怎么一掂就知道啊！都不用聞一聞的嗎？”他們特別驚訝。“因為二者的密度相差比較多”，老師后來解釋道。我們由此感受到了靈活運用理論知識在實驗過程中帶來的便利。

在實驗過程中，我們最大的收獲往往不是最終的成果，而是從抽絲剝繭的鉆研中體會科研探索帶來的成就感和滿足感。化學的學習不斷更新著我對這個世界的認知，自然界中存在著很多我們到現在仍然無法解釋的問題，我們現在依然在化學的林中探索著，以后也會是如此。

學化學＝學數學＋學物理＋學化學

需要說明的是，不同院校對化學類專業的劃分存在差異，如某些工科類院校常常將化學類（理學門類，偏研究）與化工類（工學門類，偏應用）放在一個學院，按大類進行招生，而另一些院校會分別設置化學系和化學工程學院，但不管院系如何設置，有機化學、無機化學、物理化學和分析化學這四大基礎課程都是化學生的必修課程。

以我就讀的中南大學為例，其下設的化學化工學院就有應用化學、制藥工程、化學工程與工藝三個專業。這三個專業均按照“化工與制藥類（化學生物環境大類）”進行大類招生，大一的時候這幾個專業所學的課程都是一樣的，大一下學期開始進行專業分流，在此之后不同專業會有不同的學習側重點。

除了高等數學、高級英語等公共課程，我們的主修課程有無機化學（含實驗）、高等無機化學、有機化學（含實驗）、分析化學（含實驗）、儀器分析（含實驗）、物理化學（含實驗）、物理有機化學、化工原理（含實驗）、結構化學（含實驗），以及和化學學科有一定交叉的大學物理（含實驗）等課程。應用化學專業和許多學科都有一定的交叉，例如物理、生物、數學，等等，這要求學生的知識面要足夠寬廣，理論功底要足夠深厚，因此我們經常開玩笑說：“學數學＝學數學，學物理＝學數學＋學物理，學化學＝學數學＋學物理＋學化學。”而在專業所學課程中，物理化學（含實驗）、結構化學（含實驗）是同學們公認比較難的課程，物理化學（含實驗）甚至還被戲稱為學院的“三大名掛”之一。

在理論課程的學習上，“強基班”更加注重夯實基礎理論。例如，普通班級的無機化學（含實驗）課只需一個學期便可學完，而我們則要一年。同時，我們還會接觸到一些研究生課程，例如高等無機化學、物理有機化學（或高等有機化學）等。在實驗課上，我們還會進行專門的無機化學和有機化學的科研訓練，感受真正的科研。大一下學期，我們可以自主選擇導師，由導師帶領，增長實驗室經驗，參與科研項目。例如，在高分子化學課上，導師會讓我們根據自己感興趣的研究方向做學習演示，鍛煉我們的文獻檢索閱讀能力、演講能力和團隊協作能力，同時也會定期邀請專家開講座，讓我們可以和科研“大牛”面對面交流。

應用化學，沒你想的那么“坑”

化學的應用早已滲透我們生活的方方面面，它與我們的衣、食、住、行，乃至當今所有高新技術，都有著密切的關系。應用化學不僅是開發基本化工原料、無機材料、有機精細化學品、高分子材料等的基礎，而且在工農業生產、海洋開發、航天航空、信息產業、環境保護、生物工程、國防建設，乃至日常生活領域都發揮著越來越重要的作用。

在學術界，化學一定算得上是中國“最牛”的專業。2025年3月，全球領先的信息分析公司愛思唯爾（Elsevier）統計，2024年“中國高被引學者”（Highly Cited Chinese Researchers）榜單中，化學學科高被引學者最多，共501位，說明其研究成果在學術界及產業界獲得較高認可度。

化學之路是一場漫長的修行，要坐得冷板凳，下得苦功夫。如果你是真心喜歡化學，想為我國化學事業的進步做出自己的一份貢獻，你可以選擇走學術道路，碩博階段到國外留學、深造，像日本、德國都是不錯的選擇，回國后有機會進入高校當老師，從事科研方面的工作；如果想追求比較穩定的生活，可以到中學當化學老師，教書育人，或者考公務員、選調生，進入石油化工、環保、商品檢驗、衛生防疫、海關、醫藥、精細化工廠等生產、技術、行政部門或廠礦企業從事應用研究、科技開發、生產技術和管理工作，為人民服務；也可以到生物制藥企業、化工企業、新能源企業等從事產品研發工作。

當前，化工行業的競爭相對來說比較激烈，想要在行業內站穩腳跟，不僅需要深厚的理論功底，還得有刻苦鉆研的精神。如果你已經做好了進入應用化學專業學習的準備，歡迎和我一起走進這個美麗新世界的大門！