文档介绍：科学家提出21世纪的四大化学难题
到了21世纪,数学界、物理学界和生物学界都相继提出了各自领域的重大难题或奋斗目标。但在化学界,一直没有人明确提出哪些是化学要解决的世纪难题。衮*K?;7?
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近年来,在世界范围内出现了淡化化学的思潮。那么化学界果真提不出重大难题吗?有人对这一问题,提出21世纪的四大化学难题供大家一起探讨。 g嗧y >鹋;?
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如何建立精确有效而又普槭视玫幕Х从Φ暮倍嗵辶孔永砺酆屯臣评砺郏?span style="font-size: 0pt;color:'#EEF2F7'" > Jh瑴kVha?
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化学是研究化学变化的科学,所以化学反应理论和定律是化学的第一根本规律。应该说,目前的一些理论方法对描述复杂化学体系还有困难。(F鈓鹋D*
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因此,建立严格彻底的微观化学反应理论,既要从初始原理出发,又要巧妙地采取近似方法,使之能解决实际问题,包括决定某两个或几个分子之间能否发生化学反应?能否生成预期的分子?需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应?如何在理论指导下控制化学反应?如何计算化学反应的速率?如何确定化学反应的途径等,是21世纪化学应该解决的第一个难题。齜p饝?漍?
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对于这一世纪难题,应予首先研究的课题有:(1)充分了解若干个重要的典型的化学反应的机理,以便设计最好的催化剂,实现在最温和的条件进行反应,控制反应的方向和手性,发现新的反应类型,新的反应试剂。(2)在搞清楚光合作用和生物固氮机理的基础上,设计催化剂和反应途径,以便打断CO2, N2等稳定分子中的惰性化学键。(3)研究其它各种酶催化反应的机理。酶对化学反应的加速可达100亿倍,专一性达100%。如何模拟天然酶,制造人工催化剂,是化学家面临的重大难题。(4)充分了解分子的电子、振动、转动能级,用特定频率的光脉冲来打断选定的化学键——选键化学的理论和实验技术。(?巺az?
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如何确立结构和性能的定量关系? ?珖橑?
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这里“结构”和“性能”是广义的,前者包含构型、构象、手性、粒度、形状和形貌等,后者包含物理、化学和功能性质以及生物和生理活性等。这是21世纪化学的第二个重大理论难题。$錿f鬑:?
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要优先研究的课题有:(1)分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规律。(2)超分子结构的类型,生成和调控的规律。(3)给体-受体作用原理。(4)进一步完善原子价和化学键理论,特别是无机化学中的共价问题。(5)生物大分子的一级结构如何决定高级结构?高级结构又如何决定生物和生理活性?(6)分子自由基的稳定性和结构的关系。(7)掺杂晶体的结构和性能的关系。(8)各种维数的空腔结构和复杂分子体系的构筑原理和规律。(9)如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料?(10)如何使宏观材料达到微观化学键的强度?例如“金属胡须”的抗拉强度比通常的金属丝大一个量级,但还远未达到金属-金属键的强度,所以增加金属材料强度的潜力是很大的。以上各方面是化学的第二根本问题,其迫切性可能比第一问题更大,因为它是解决分子设计和实用问题的关键。 vY?箸T蹕?
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如何揭示生命现象的化学机理? 埜