Química moderna
? La química en el siglo XX es una ciencia basada en la experimentación. El experimento y la teoría siempre han sido dos aspectos de la investigación química que son interdependientes y se promueven mutuamente. Después de entrar en el siglo XX, debido a la influencia del desarrollo de otras disciplinas de las ciencias naturales y la amplia aplicación de teorías, técnicas y métodos científicos contemporáneos, la química ha logrado grandes avances en la comprensión de la composición, estructura, síntesis y prueba de sustancias. Y en teoría se han logrado muchos resultados importantes. Han surgido nuevas ramas de la química basadas en las cuatro ramas principales de la química inorgánica, la química analítica, la química orgánica y la química física. La aplicación de teorías y técnicas físicas modernas, métodos matemáticos y tecnología informática a la química ha promovido en gran medida el desarrollo de la química moderna. El descubrimiento de los electrones, los rayos X y la radiactividad a finales del siglo XIX creó las condiciones para importantes avances de la química en el siglo XX.
En términos de química estructural, el descubrimiento de los electrones y el establecimiento del modelo atómico nucleado moderno no sólo enriqueció y profundizó la comprensión de la tabla periódica de elementos, sino que también desarrolló la teoría molecular. La aplicación de la mecánica cuántica al estudio de la estructura molecular dio origen a la química cuántica.
A partir del estudio de la estructura molecular del hidrógeno, fue revelando gradualmente la naturaleza de los enlaces químicos, y estableció sucesivamente la teoría del enlace de valencia, la teoría de los orbitales moleculares y la teoría del campo de posición. La teoría de las reacciones químicas también se ha profundizado en el ámbito microscópico. La aplicación de rayos X como nuevo método analítico para estudiar la estructura de la materia puede proporcionar información sobre la estructura química cristalina de la materia. Los métodos de difracción para determinar estructuras químicas tridimensionales incluyen la difracción de rayos X, la difracción de electrones y la difracción de neutrones. Entre ellos, la aplicación del método de difracción de rayos X ha acumulado la información de estructura molecular tridimensional más precisa.
? Los métodos de espectroscopia para estudiar la estructura de la materia también se han expandido desde el espectro visible, el espectro ultravioleta y el espectro infrarrojo hasta el espectro magnético nuclear, el espectro autoselectivo de electrones, la espectroscopia de fotoelectrones y la espectroscopia de rayos. La espectroscopia de Mössbauer, etc., después de combinarse con computadoras, han acumulado una gran cantidad de datos relacionados con la estructura y propiedades de los materiales y se están desarrollando desde la experiencia hasta la teoría. El aumento de los microscopios electrónicos sigue aumentando, lo que permite observar directamente la estructura de las moléculas.
? La teoría clásica de los elementos sufrió profundos cambios debido al descubrimiento de la radiactividad. Desde la creación de la teoría de la desintegración radiactiva, el descubrimiento de isótopos hasta la realización de reacciones nucleares artificiales y la fisión nuclear, el descubrimiento del deuterio, los neutrones, los positrones y otras partículas básicas, la comprensión humana no sólo se ha profundizado hasta el nivel subatómico, sino que también ha creado Los métodos y teorías experimentales correspondientes no solo hicieron realidad la idea del antiguo alquimista de transformar elementos, sino que también cambiaron la visión de la gente sobre el universo.
Como signo de los tiempos, en el siglo XX el ser humano comenzó a dominar y utilizar la energía nuclear. Subdisciplinas como la radioquímica y la química nuclear surgieron una tras otra y se desarrollaron rápidamente; materias interdisciplinarias como la geología isotópica y la cosmoquímica isotópica nacieron una tras otra. La tabla periódica de elementos se ha ampliado para incluir el elemento número 109 y se están explorando elementos superpesados para verificar la "hipótesis de la isla de estabilidad" de los elementos. La teoría del origen de los elementos, que depende de la cosmología moderna, y la determinación de la edad de los nucleidos, que está estrechamente relacionada con la teoría de la evolución, complementan y actualizan constantemente el concepto de elementos.
? La síntesis de resina fenólica abrió el campo de la ciencia de los polímeros. La síntesis de fibras de poliamida en la década de 1930 llevó a la confirmación generalizada del concepto de polímeros. Posteriormente, la investigación sobre síntesis, estructura y rendimiento y la aplicación de polímeros continuaron cooperando y promoviéndose entre sí, lo que permitió que la química de los polímeros se desarrollara rápidamente.
La síntesis y aplicación de diversos materiales poliméricos proporciona una variedad de materiales importantes con excelente rendimiento y bajo costo para la industria y la agricultura modernas, el transporte, la medicina y la salud, la tecnología militar y todos los aspectos de la vestimenta y los alimentos de las personas. , vivienda y transporte. Se ha convertido en un símbolo importante de la civilización material moderna. La industria de los polímeros se ha convertido en un pilar importante de la industria química.
? El siglo XX fue la época dorada de la síntesis orgánica. Los métodos de separación química y los métodos de análisis estructural se han desarrollado enormemente. Se han resuelto con éxito muchos problemas estructurales nuevos e importantes y se han descubierto reactivos orgánicos específicos. Síntesis orgánica, especialmente en síntesis asimétrica.
Por un lado se sintetizan diversos compuestos orgánicos con estructuras especiales y propiedades especiales, por otro lado se sintetizan sustancias básicas de la vida como proteínas y ácidos nucleicos; Los químicos orgánicos han transformado radicales libres inestables en biológicamente activos y han sintetizado compuestos orgánicos naturales con estructuras complejas y fármacos eficaces. Estos logros han jugado un papel enorme en la promoción del desarrollo de la ciencia; han proporcionado condiciones favorables para sintetizar sustancias altamente biológicamente activas y colaborar con otras disciplinas para resolver problemas en la síntesis de sustancias vivas y resolver problemas químicos en sustancias prebióticas.
Desde el siglo XX, la tendencia de desarrollo de la química se puede resumir de la siguiente manera: de lo macro a lo micro, de lo cualitativo a lo cuantitativo, de lo estable a lo metaestable y de la experiencia a la teoría, que luego sirve de guía. diseño e investigación pionera e innovadora. Por un lado, proporciona tantas sustancias nuevas y nuevos materiales como sea posible a los sectores de producción y tecnología, por otro lado, genera continuamente nuevos temas en el proceso de interpenetración con otras ciencias naturales y se desarrolla en la dirección de explorar la vida; Las ciencias y el origen del universo.