化學的重要性

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淺談化學對人類社會發展的作用

段俊玲

摘要:從人類的物質基礎、相關學科發展、生存環境、及健康水平

角度簡要闡述了化學對人類社會發展的作用。

關鍵詞:化學社會發展生存環境

恩格斯[1]說過:“化學既是關于自然的科學,又是關于人的科學。在

當代科學的發展趨勢中,它們正在走向統一。因此,現代化學不僅是認

識生命過程與進化的手段,也是人類生存的手段和獲得解放的手段”。

它的各個研究領域無不直接或間接地關系到人類社會的發展問題。當前,

隨著社會的化學化和化學的社會化趨勢廣泛而深入的發展,現代化學

正在成為“一門滿足社會需要的中心科學”[2],創造著現代物質文明和

精神文明,深刻地影響著人的全面發展。

人類生活在千變萬化的世界中,接觸最多而又最深刻的變化是化

學變化。化學的發展,除了有造福于人類的一面之外,還有危及人類生

存的一面。人們在認識世界和改造世界的實踐中越來越認識到,人類得

到滿足的程度越高,所付出的代價也越大。人類要想長久生存下去,不

能只顧利用自然資源,更不能野蠻地征服自然界,而是要重視保護自

然界,使自然界和社會進步協調發展。

1．化學對人類物質基礎的作用

化學的研究對象是物質，研究物質組成與結構和性能的關系，研究

物質轉化的規律和控制手段。在此基礎上，實現物質的人工轉化和合成；

并且對生活、生命和生產中的化學過程實現按需調控。

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進入20世紀以來，人類開始遇到人口增長、資源匱乏，環境惡化等

問題的威脅。不過在過去100多年中，化學以其理論和方法通過分析、

合成和控制化學過程等手段，在解決這些問題時起到了核心和基礎作

用。

化學之所以在20世紀中成為解決人類進步的物質基礎的核心科學，

主要有三個原因。

①化學不但能夠大量制造各種自然界已有的物質，而且能夠根據人

類需要創造出自然界本不存在的物質。最初還認為生物體內的生物物質

不可能人工制造，但是1928年尿素的合成打破了不能人工合成生物物質

的思想禁錮，在這以后合成化學獲得了大發展。最為突出的成果是模擬

天然高分子的合成高分子材料(如合成橡膠、合成纖維和塑料)。它們不

但為人類吃穿用提供了大量適用的材料，而且使化學家能夠在認識聚合

反應和聚合物結構與性質關系的基礎上邁向蛋白質、核酸等大分子的合

成。這為研究后者的結構—功能關系打下基礎。

目前這些生物大分子的合成已經在一定程度上“自動化”，并與生

物學中的PCR技術一起構成制造和創造生物大分子的核心技術。

②化學能夠提供組成分析和結構分析手段，使人們能夠在分子層次

上認識天然的和合成的物質與材料的組成和結構，掌握和解釋結構?性

質—功能的關系，并且能夠預測某種結構的分于是否可以存在？在什么

條件下存在？有了這些基礎，化學就能針對需要“裁剪”和設計分子。

③化學掌握了決定化學過程的熱力學、動力學理論，并用于解決生

產和生活問題；而且能從理論上指導新物質〔如催化劑)和反應新條件

(如高壓、高溫、超臨界狀態)的設計和創造，從而能夠達到大自然所不

能達到的目標。

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2.化學在相關學科發展中的作用

（1）化學研究帶動其他學科的過程研究[3]。化學研究使人們逐漸掌

握了物質變化的規律和各類化學反應的機理；也使人們能夠在掌握化學

反應的時空變化規律的基礎上認識化學過程，揭示自然界物質變化的本

質。這方面的研究是工業、農業、環境保護、能源等方面科學研究的推

動力。在各個方面，化學與其他學科融合之后分化出許多研究各種化學

過程的學科。例如，化學引用化學熱力學、化學動力學的概念和方法與

土壤學融合，研究土壤中物質轉化和遷移規律，發展了土壤化學；同樣，

引用化學熱力學、化學動力學概念和方法，研究水體中物質轉化和遷移

規律誕生了水化學。接著，水化學和土壤化學又進一步在解決水體、土

壤中有害物質的轉化和遷移問題上發揮其重要作用，成為環境化學的基

礎。河流和港灣的泥砂淤積過程從用惰性微粒加情性流體的物理模型發

展成為活性微粒加活性流體的物理化學模型；光化學霧形成和大氣臭氧

層消失從單純現象的觀察、宏觀測量以及來源的尋找，發展到認識機理，

跟蹤、模擬和控制過程，如此等等，都是化學推動的結果。

可以說，化學過程無所不在。今后還要用化學研究解決過程控制的

問題。例如，所有材料(從天然材料如皮膚、骨、橡膠等到合成材料如

塑料、合成纖維等)的老化和降解是極其普遍的自由基參與的氧化過

程．需要用化學研究過程的本質，設法阻止和推遲其進程。

（2）化學帶動了材料科學的發展。從利用天然材料到創造和利用

合成材料是人類歷史中的一大關鍵性進步，是化學發展的里程碑。從萌

芽時期起，化學家就積累了不少制備與合成化學物質的經驗，而后總結

這些經驗形成了化學合成理論和技術，發展成為合成化學。到40年代以

后，以模仿生物材料(如橡膠、蠶絲等)為目標的高分子合成以及作為它

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的基礎的聚合反應研究蓬勃發展，成為現代材料科學建立和發展的第一

步。Ziegler—Natta催化劑是一個突破(1963年Nobel化學獎)，它實現

了定向有規高分子的合成，是有序結構研究的極其重要的提示。做到控

制聚合過程和聚合物結構就引起了后來的一系列重要進展，其中最為突

出的是作為控制條件的催化劑研究。20世紀早期的材料研究大部分針對

結構材料和基本材料。后來，功能材料成為熱點，電子、航天、高速運

輸工具、快速通信等進展主要起端于象高純單晶硅、光導纖維、耐極端

條件的材料、各種能量轉化材料和敏感材料等：在這些無機和有機功能

材料研究中，化學是原始創新的龍頭。只有掌握結構—性質—功能的關

系以及合成和組裝的化學過程，才能設計合成新的功能材料。半導體、

液晶、分子篩等就是突出的例子。目前的智能材料研究方興未艾，從傳

感器開始，進而研究仿生材料、仿生器件、能夠工作的芯片，以及微流

體技術(microfluidictechnique)。在這里需要化學的不僅在于化學合

成所提供的分子和材料，更重要的是依靠化學弄清工作原理以及功能和

結構的關系。化學創立了研究物質結構和形態的理論、方法和實驗手段，

認識了物質的結構與性能之間的關系和規律，為設計具有各種特殊功能

的化學品提供了有效的方法和手段。

3．化學對人類生存環境的作用

現代化學的發展,除了造福于人類的一面之外,還有危及人類生

存的一面。

地球的資源儲量是有限的，尤其是礦產資源、石油、天然氣和煤。

它們既是人類的主要物質資源，又是主要的生產原料。人類的不合理開

發勢必造成對生態環境的嚴重破壞。這已經成為全世界有識之士的共

識。由于人類對資源消耗的急劇增加,使得人類生存環境受到嚴重破

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壞。最典型的實例就是由于大量燃燒化學燃料(石油、煤炭、天然氣)，

向大氣排放大量的二氧化碳而產生的地球溫室效應。溫室效應已經引起

了地球上一系列的氣候反常，并且隨著向大氣排放的二氧化碳量的增加,

這種反常還將加劇。其次，由于世界每年約有大量的化工冶金產品，上

百億噸廢物傾入地殼、江河、海洋之中以及濫用化學肥料、農藥和除草

劑等，造成土壤和水系環境嚴重惡化,既會直接危害人類，又會擴散破

壞生物圈，長期地影響著人類的生存。

化學在保護生態環境中處于不可替代的地位，起著獨特的作用。要

解決環境污染問題,還得靠化學及其它工業自身的技術進步。當前要加

強化工、冶金等大的污染源工業的生產過程和改善，走發展高技術含量

的產業之路，開發“全消化”生產工藝，使工業廢物減少到最低程度。

其次是加強工業廢物處理和監督，開發廢物再利用的新技術，化害為利，

變廢為寶，充分發揮化學的能動作用。

4.化學對促進人類健康的作用

生命活動是最復雜的現象。在長期進化過程中,人體已經形成一個

高度自我調節的開放系統。化學物質通過人體的吸收和排泄而處于大循

環中,影響著人體的結構與功能。化學物質進入人體后,不僅起營養作

用,還起調節、控制作用。人的生病和治病、衰老和疲勞以及腦活動與

神經傳導等,無不與化學物質有關。缺少維生素會加速老化,乳酸在肌

肉內積累就會感到疲勞,鈣離子水平調節視覺變化等。在人體內既有有

機物,也有無機物;既有生物大分子,又有金屬離子。它們可使一些生

命物質激活或抑制,形成連鎖式的化學反應和相應的生命過程,從而

表現各種各樣的功能。人體的物質素質和精神素質是相互影響的,人體

內存在著許多相互反饋的化學作用機制,起著控制和調節局部乃至全

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身的作用。所以,研究人體生命過程的化學機制與控制,具有重大的理

論意義和實際意義。近年來發展起來的功能食品就是一種通過其所含特

殊成分能充分顯示身體的防御功能,預防疾病和促進健康的工程化食

品。主要包括防老化食品、抗腫瘤食品、糖尿病患者專用食品、老年護

膚和護發食品等。之所以它具有多種特殊功能,是因為它們含有多種生

理活性物質,如膳食纖維、抗腫瘤多糖、功能性單糖、多元糖醇和強力

甜味劑、不飽和脂肪酸油脂、磷脂、酶類和非酶類自由基清除劑、多種

維生素、硒、鍺、鉻、鐵、銅、鋅等多種微量元素。它能夠通過改變膳

食條件和發揮食品本身的調節功能來達到提高人類健康的目的。

綜上所述,人類面臨許多世界性問題,如人口爆炸、糧食危機、能

源短缺、資源耗竭、環境污染、生態失去平衡等[4]。這些問題不是某個

國家的問題,而是同在一個地球上生活的人類的共同問題,它把全人

類的命運緊緊地聯系在了一起。由于化學在解決這些問題中能發揮積極

而有效的作用,因而化學便具有全人類價值。人的價值是人類發展的重

要標志,化學在為人類謀福利中,將會促進人類健康水平的提高。化學

對人類社會發展的作用有好的一面,也有壞的一面。這并不是因為化學

科學本身的問題,而是由于應用它的人類所造成的。因此,人們在化學

實踐中必須充分認識到保護生態環境的重要性,積極主動地解決化學

過程中存在的問題。只有這樣,才能在地球這個大家庭里建立人類持久

的幸福。

參考文獻：

[1]中共中央馬克思恩格斯列寧斯大林著作編譯局.恩格斯·馬克思恩

格斯選集[M].北京:人民出版社,1995。

[2]曹家幀等譯.化學中的機會[M].北京:中國化學出版社,1986。

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[3]吳光宗,戴桂康,現代科學技術革命與當代社會[M].北京:北京航

空航天大學出版社,1995。

[4]唐有祺，王夔.化學與社會[M].北京：高等教育出版社，2001。