壹、什麽是化學
化學是壹門實用的、最具創造性的科學、是使人類生活更加美好的科學，是壹門滿足社會需要的中心科學。化學與其他學科之間相互影響、相互滲透、相互促進、相互綜合，不但推動了化學研究和化學理論的發展，也促進和推動了其他自然科學如數學、物理學、生物學、天文學、地質學、材料科學等等的發展。那麽，化學研究的對象是什麽呢？
自然界的壹切物質，大至天體、星球，小至微生物，無論是無生命的，還是有生命的，都是由各種化學元素組成的。不同的物質具有不同的組成、不同的結構，因而具有不同的性質。化學是壹門在原子、分子水平上研究物質的組成、結構、性質、應用以及物質之間相互轉化規律的科學。
二、化學科學的形成和發展
1、古代化學的產生
火是人類最早接觸的化學現象，火的發現和利用為進行化學操作打開了方便之門。火的利用產生了實用化學工藝知識，它與人類對於萬物起源的思考（古希臘的哲學思想和東方神秘主義）相結合，產生了煉金術，成為近代化學產生和發展的基礎。煉金術家長期的實踐使人們認識了許多天然礦物，積累了化學實驗操作的經驗。但它只局限於冶金和醫藥的實用目的，而不是以探索物質及其化學變化規律為目標。
2、近代化學的建立
16~17世紀，對化學發展來說，是壹個重要的過渡時期。1661年波義耳的《懷疑派化學家》以他的化學實驗方法和微粒的觀點，認為化學研究的目的在於認識物質的本性，通過專門的實驗、收集所觀察到的事實、尋找事物變化的規律，使之發展成為壹門探索物質世界化學變化奧秘的獨立學科。實現了煉金術向近代化學的過渡。
1777年拉瓦錫提出了燃燒的氧化說，1789年他在《化學綱要》中系統論述了以氧為中心的新的燃燒氧化理論。這是化學學科中第壹個科學的化學反應理論，並列出了當時已知的33種元素的第壹張化學元素表，他還提出了質量守恒定律。1808年道爾頓將宏觀經驗定律與物質由原子構成的微觀觀念聯系起來，首次引入了原子量概念，使化學真正走上定量的發展階段。同時柏濟力烏斯從事了大量的原子量測定和元素符號的制定工作。1811年阿伏加德羅發表了“論測定物體中原子相對質量及其進入化合物中數目比例的壹種方法”的論文，首次提出了分子假說。1896年門捷列夫發表了論文“元素屬性和原子量的關系”及第壹張元素周期表。到了19世紀下半葉，化學的四大分支無機化學、有機化學、分析化學和物理化學相繼形成，近代化學完成了它的系統化，但近代化學總體上還屬於經驗科學範疇。
3、現代化學的發展
19世紀末、20世紀初，物理學的X射線、放射性和電子三大發現，沖破了“原子不可分，元素不會變”的傳統觀念。普郎克的量子論和量子力學、愛因斯坦的光子說與相對論、以及壹系列物理實驗技術的運用，人類認識自然從宏觀世界進入微觀世界，整個化學科學不僅有了堅實的理論基礎，而且有了可靠的實驗手段。從而，使現代化學無論是基礎理論還是實際運用都取得了舉世矚目的成就，其發展速度與研究領域的廣度都大大地超過過去任何壹個時期。化學科學不僅從定性描述科學向定量的精密科學過渡，而且學科發展呈現高度的分化與綜合。更為可貴的是化學沖破傳統學科概念與鄰近學科滲透和交叉，展現其巨大的生命力。
可以這樣認為：19世紀化學是原子世紀，20世紀借助物理學的新思想、新概念和新成果，化學的研究重心轉移到分子的層次，化學成為壹門分子的科學。
三、21世紀化學的展望
20世紀是科學突飛猛進的時代，作為自然科學基礎學科之壹的化學，也經歷了使人眼花繚亂的100年。基於化學過程的物質生產更是有了飛躍性的發展，從而深刻地影響了我們這個地球村的方方面面。今天的高度物質文明離不開化學。然而，當化學家自豪回顧這百年輝煌之際，社會上對化學品的恐懼，選擇化學作為自已事業的人越來越少了，壹些其他領域的科學家認為化學科學已經發展得十分成熟，而另壹些科學家則認為化學正在被肢解，化學作為壹門獨立的科學正在消亡。
20世紀80年代以後，壹些化學家在回顧化學發展歷程時開始感覺到化學家自身太局限於自已的領域。化學科學要發展，化學家就必須走出純化學，進入在各門學科基礎上綜合發展起來的大科學，與此同時大科學也正召喚著化學，從生命科學、材料科學、環境、能源乃至信息科學都對化學提出了諸多挑戰，要求化學有新的發展，要求化學家更多更積極地參與，去解決現今面臨的諸多復雜體系、極端條件、介觀和非平衡態等新問題。21世紀初化學發展的幾個重要方面可能為：化學反應動態學、分子識別、分子間的弱相互作用和分子聚集體化學、合成和組裝化學等。下面簡要介紹現代化學前沿的幾個方面：
1、納米化學與單分子化學
從化學和物理的角度看，納米級的微粒性能由於其表面原子或分子所占比例超乎尋常的大而變得不同尋常。研究其特殊的光學、電學、催化性質以及特別的量子效應已受到重視。我國著名科學家錢學森早在1991年就預言：我認為納米和納米以下的結構將是下壹世紀發展的重點，會是壹次技術革命，從而將是21世紀又壹次產業革命。
另壹方面，借助STM /AFM和光攝等技術進行單分子化學的研究，將能觀察在單分子層次上的許多不同於宏觀的新現象和特異效應，對這些新現象和新效應的揭示可能會導致壹些科學問題的突破。
2、元素和宇宙的起源和演化
元素是萬物之本，也歷來是化學研究的主要對象。如今人們對於元素及其化合物的知識已經日趨系統化與理論化，但是元素自身的起源與演化仍是壹個值得探索的課題。宇宙化學是研究地球以外星球的化學。由於宇宙飛行技術的發展，人們已對月球、火星等外星物質進行分析和研究，這不僅助於元素起源與宇宙起源的研究，也將開拓地球以外的星球作出貢獻。
3、生命的起源與進化
生命科學已進入到分子水平，需要化學的參與，需要合成研究的參與。不論是信號傳導的認識與調控，還是現代熱點的基因調控，都會面臨各種生物大分子和小分子的合成課題。如獲1999年諾貝爾化學獎的“飛秒化學”不僅可使人們具體地認識化學反應的機制，甚至可以觀察到生命運動的細節，揭示生命的本質。恩格斯曾經預言“生命的起源必然是通過化學的途徑實現的”。化學的巨大進步已能證明，這條途徑是存在的。它可概括為：由原子——無機分子——有機分子——生物大分子——原始生命的“化學進化”過程。“對化學家來說，下世紀最大的挑戰是創造生命”“研制那種自我復制、自我組織、甚至有可能進化為生物的系統是可能的”美國科學會主席認為：化學正處於創造生命邊緣的觀點並不是孤立的，只要條件適合，任何地方進行的化學進化必須向生物進化轉化，這已成為合乎邏輯的必然結論。目前，科學家正在進行生命過程的化學研究，以揭示和掌握生命中發生分子反應的規律，並逐步實現合成生命的偉大目標。
4、合成制備化學
從科學發展的角度看，合成化學是化學學科的核心，是未來化學家改造世界，創造社會財富的最有力的手段。創造新的合成反應壹直是化學界的熱點。可以說，世界上所有的科學技術的發展都離不開合成制備化學，合成制備化學提供並保證了它們的物質基礎。200年來化學家不僅發現和合成了眾多天然存在的化合物，同時也人工創造了大量非天然的化合物。使得人類社會所有的化合物已達2230萬種（至1999年12月）。且其增加的速度從20世紀90年代前每年60多萬種到今天幾個月100萬種。隨著21世紀的到來和高科技的迅猛發展，越來越要求合成化學家能夠更多地提供新型結構和新型功能的化合物，並在此基礎上設計和組裝各種功能的分子聚集體，如分子開關、分子芯片等等。同時也迫切要求化學家能從根本上更專壹、更高效、更經濟和環境友好地合成出現今應用的各種化學品。
材料科學的進步首先必然是新材料的合成與制備。如釔鋇銅氧化陶瓷的制備引起了高溫超導的革命和飛躍；神奇的導電聚合物（其特點是：質量輕、柔韌好、價格低、導電能力強）將使可折疊的電視機、穿在身上的計算機、發光墻紙、薄膜太陽能電池……等的出現，將會改變我們的世界。所以，2000年諾貝爾化學獎授予了美國科學家黑格、麥克迪爾米德和日本科學家白川英樹；C60的獲得，使人們開始知曉了壹類新型的碳分子結構，提供了當今包括納米管等壹類前景誘人的新的材料化合物。而且，星際塵埃研究證明：C60還有可能是宇宙中最古老的分子。那麽，它們又是怎樣構成世界萬物的呢？可以說：由C60引發的各種聯想正激勵著人們向更高的科學高峰發起沖擊！所以，1996年諾貝爾化學獎授予英國科學家克魯托和美國科學家斯莫利和柯爾。
四、對學習高中化學的四點認識
1、把握概念 深掘內涵外延
化學是壹門涉及物質變化和能量變化的科學，也是直接認識物質、改造物質的科學。它研究的是各種物質發生化學變化的規律，而許多規律就體現在概念與概念的關系中。所以，掌握概念是學好化學的關鍵之所在。對壹個概念來說，它包含對象、前提或假定、表達方式以及與其它概念的相互關系等方面的內容。例如：氣體摩爾體積這個概念的對象是氣體、前提是標準狀況、表達方法是22.4升/ 摩爾，氣體摩爾體積乘以標準狀況下的密度等於該氣體的摩爾質量，這是它與其他概念的關系之壹。在運用概念時，必須做到對象、前提、表達都正確，要註意其條件和適用範圍，要具體情況具體分析。此外，還要了解概念的引伸和發展。
2、抓住實質 掌握量變規律
任何規律都包含有量的關系，沒有量的關系就沒有規律，不了解量的關系，就不能真正掌握規律。化學計算常常是令同學們頭痛，甚至畏懼的問題。而實際上化學計算的難點並非計算，而在於對化學概念和化學變化實質的分析和理解。在任何壹個化學反應中，反應物和生產物都是按照壹定的量的關系進行的。化學反應的實質就是構成反應物的微粒（原子、離子）進行重新組合生成新的物質。在這個過程中原子的種類和數目都不會發生改變（質量守恒定律）。所以，只要分析清楚發生了哪些化學反應，找準了反應過程中有效微粒有多少？它們從哪裏來？到哪裏去了？再應用物質的量為核心的壹系列物理量和有關概念，就能刪繁就簡、快速、準確地解答化學計算題。
3、學會聯想 培養思維能力
化學是在物理、生物等相關學科基礎上，到初三才開始開設的。在化學的學習和研究中常常要借助對各種現象的分析、組成的判斷和結構的推理來認識物質及其變化規律。化學知識的各個部分之間的相互聯系是比較緊密的，新的知識是在舊的知識基礎上發展起來的，新的知識必須依靠舊的知識才能深刻理解。而且，生活處處有化學。所以，在學習中要學會找準知識的“生長點”，學會運用相似聯想、相關聯想、類比聯想、對立聯想和從屬聯想等，盡情展開聯想之翼，就能融會貫通、舉壹反三，將所學知識系統化、結構化和網絡化。同時在學習化學知識和解決具體問題的過程中，培養和提高思維能力。
4、動手實驗 提高實踐能力
化學是壹門以實驗為基礎的科學。綜觀化學史上許多著名的化學 家，他們之所以能為人類做出重大貢獻，除去他們具有敢於創新、勤奮好學的精神外，很重要的壹條就是他們勇於實踐、善於實踐。中學生在學校學習的化學知識和實驗技能，都是前人實踐經驗的寶貴結晶。它不同於科學家進行的科學實驗。但是，從設計實驗、親身實踐、觀察現象、積累事實和經驗、分析綜合既有事實、抽象概括得出科學結論，培養分析問題和解決問題的能力，培養和提高科學態度和科學素養方面來看，又與科學家進行的科學實驗有許多相似之處。所以，在化學學習中要高度重視化學實驗，根據各類實驗特點，在明確目的的前提下，要循序漸進地反復練習，要掌握有關的反應原理、裝置特點、操作規程，要掌握常用儀器和試劑的使用技能、實驗操作技能、觀察和記錄實驗現象的技能、分析處理實驗數據的技能和簡要繪制實驗裝置圖的技能。要牢固樹立以實驗為基礎的觀點，通過實驗將元素化合物知識和基礎理論知識的學習聯系起來，使化學實驗不僅僅是提供感性認識的直觀手段，而且成為激發對化學的學習興趣、培養科學態度和創新精神、訓練科學方法和提高實踐能力的有效途徑和方法。