第三章　化学

第一节　化学概述

化学是研究物质组成、结构和性质相互关系的科学，是研究物质组成、结构变化和伴随的能量变化的科学。化学是人类认识和改造物质世界的主要方法和手段之一，是一门历史悠久而又富有活力的学科。

20世纪20年代以前，化学传统地分为无机化学、有机化学、物理化学和分析化学四个分支。现在，化学一般分为无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、放射化学、石油化学、高分子化学等大类。根据当今化学学科的发展以及它与天文学、物理学、数学、生物学、医学、地学等学科相互渗透的情况，与化学有关的边缘学科还有地球化学、海洋化学、大气化学、环境化学、宇宙化学、星际化学等。

尤其值得一提的是在物理和化学两大学科基础上发展起来的物理化学，它以丰富的化学现象和体系为对象，大量采纳物理学的理论成就与实验技术，探索、归纳和研究化学的基本规律和理论，构成化学科学的理论基础，在相当大程度上反映了化学发展的深度。

随着科学的迅速发展和各门学科之间的相互渗透，物理化学与物理学、无机化学、有机化学之间存在着越来越多的互相重叠的新领域，从而不断地派生出许多新的分支学科，如物理有机化学、生物物理化学、化学物理学等。物理化学还与许多非化学的学科有着密切的联系，如冶金过程物理化学、海洋物理化学。

在理论研究方面，快速大型电子计算机和数值方法的广泛应用，扩展了量子化学在定量计算方面的能力。研究对象不仅涉及大分子，还可用以模拟复杂体系的动态过程。物理学和数学的成就，加上计算机技术的飞速发展，为物理化学的发展提供了新的领域。20世纪70年代初，普里戈金等提出的耗散结构理论，使得物理化学的理论体系由传统的平衡态热力学扩展到全新的非平衡态热力学领域，而对远离平衡的体系稳定性的理解，将有助于人们对于很多实际过程包括生命过程认识的深化。80年代后期，以扫描隧道显微术为代表的微观显微学的兴起，推动了纳米科学与技术的发展。纳米材料不仅有着极强的应用背景，有关材料的合成、表征、功能和它们的应用研究，往往涉及多种学科和技术，并且和绝大部分的化学领域有着极为密切的关系，为现代化学的发展提供了一个崭新的研究领域。由于纳米尺度的微粒所包含粒子数的量级和经典的物理化学体系偏离甚远，因而适合纳米体系的物理化学理论研究和实验方法的开发，将成为21世纪物理化学中的另一个极具挑战性的新领域。