20 세기에 재료에 대한 증가하는 수요와 과학기술의 급속한 발전은 화학 자체의 발전을 크게 촉진시켰다. 화학은 완전한 이론 체계를 형성할 뿐만 아니라 이론의 지도 하에 인류를 위해 풍부한 물질을 창조했다. 19 세기의 고전화학에서 20 세기까지의 현대화학의 비약은 본질적으로 19 세기의 달튼 원자론과 멘델레프 주기율표에서 원자 차원의 화학에 대한 인식과 연구에 이르기까지 20 세기까지 분자 수준으로 발전했다. 예를 들어, 화학 결합의 본질, 분자 강약 상호 작용, 분자 촉매, 분자 구조와 기능 관계, 19 만 개 이상의 화합물의 발견과 합성 등이 있습니다. 생물분자 구조와 기능관계의 연구는 생명과학의 발전을 촉진시켰다. 한편, 화학공정공업과 화학과 관련된 국계민생 각 분야 (예: 식량, 에너지, 재료, 의약품, 교통, 국방, 의식주 등) 가 있다. , 이 100 년 사이에 엄청난 변화가 일어났습니다. 100 년 동안 화학의 획기적인 업적은 역대 노벨 화학상 수상자들의 큰 공헌에서 알 수 있다.
역대 노벨 화학상 소개
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폴리 메틸렌 폴리 탄소 거대 고리 및 폴리 테르펜 연구
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영국은 이완법과 플래시 해법으로 빠른 화학반응을 연구했다.
미국의 비가역 과정에 대한 열역학적 연구.
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O. 하셀 영국 회사
노르웨이는 구상분석의 개념과 화학에서의 응용을 발전시켰다.
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미국 리보 핵산효소의 분자 구조와 촉매 반응 활성 센터 연구.
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독일 이무철 구조 연구는 유기 금속 화학과 합물 화학을 발전시켰다.
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스위스 효소 촉매 반응의 입체 화학 연구
유기 분자 및 반응에 대한 입체 화학 연구
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독일은 유기 붕소와 유기 인 시약 및 유기 합성에서의 응용을 개발했다.
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영국, 영국
미국은 DNA 분열과 재편성, DNA 시퀀싱에 대한 연구가 현대 유전자 공학을 개척했다.
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호프만 일본
미국은 전방 궤도 이론을 제시했다.
분자 궤도 대칭 보존 제안
1982A 입니다. 영국 Klug 는 X-레이 회절을 통해 염색체 구조를 결정하는' 이미지 재구성' 기술을 발명했다.
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1985H 입니다. A. 홉트만
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미국은 X-레이 회절을 통해 결정체 구조를 결정하는 직접적인 계산법을 발명했다.
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D. 헤스바흐
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미합중국
캐나다는 교차 분자 빔 기술과 적외선 화학 발광법을 개발하여 미시반응 역학 연구에 중요한 공헌을 했다.
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프랑스는 주체화학과 초분자화학, 관화화학 등 새로운 분야를 개척했다.
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독일 생물빛 에너지와 전자전송 연구, 광합성반응센터 연구
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미국 올리고 뉴클레오티드의 부위 지정 돌연변이
중합 효소 연쇄 반응 (PCR) 기술
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네덜란드는 대기 환경화학을 연구하여 오존 형성과 분해 연구에 중요한 공헌을 했다.
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영국은 C60 을 발견했습니다
1997J 입니다. 스쿠
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J. 워커 덴마크 회사
미합중국
영국은 세포 내 나트륨 칼륨 이온 농도의 균형을 유지하는 효소를 발견하고 그 작용 메커니즘을 천명했다.
에너지 분자 아데노신 트리 포스페이트의 형성 과정이 발견되었다.
1998W. 코헨
J. 포프는 미국에서 전자 밀도 함수 이론을 발전시켰다.
양자 화학의 계산 방법을 발전시켰다.
1999A 입니다. 미국 펨토초 기술은 초고속 화학반응 과정과 전이 상태를 연구한다.
1) 방사성 및 우라늄 분열의 주요 발견
20 세기 에너지 이용의 중대한 돌파구는 원자력의 방출과 통제된 이용이다. 이 분야에만 6 개의 노벨상이 생겨났다. 첫째, 19 연말부터 20 세기 초까지 퀴리 부부는 우라늄보다 400 배 높은 방사능과 우라늄보다 200 만 배 이상 높은 방사능을 발견했다. 이 어려운 화학 연구는 20 세기 원자물리학의 문을 열었고 퀴리 부부는 1903 노벨물리학상을 수상했다. 1906 년에 퀴리는 교통사고로 죽었다. 퀴리 부인은 계속해서 라듐의 연구와 응용에 힘쓰고, 라듐의 원자량을 측정하고, 라듐의 방사성 기준을 세웠다. 동시에 20 그램의 텅스텐을 만들어 파리 국제계량센터에 표준으로 보존하고, 의료에서의 사용을 적극 제창하여 방사선 치료가 광범위하게 응용되어 인류에게 유익을 줄 수 있도록 하였다. 퀴리 부인이 플루토늄과 라듐을 발견하고, 방사선화학의 새로운 분야를 개척하고, 방사성 원소의 응용을 발전시키는 데 기여한 공헌을 표창하기 위해 19 1 1 그녀에게 노벨 화학상을 수여했다. 20 세기 초, 루더퍼드는 원소와 방사성 물질의 쇠퇴 연구에 종사하여 원자의 핵구조 모델과 방사성 원소의 쇠퇴 이론을 제시하고 인공핵반응을 연구하여 65438-0908 년 노벨화학상을 수상했다. 퀴리 부인의 딸과 사위 요리오 퀴리가 을 사용했나요? 플루토늄, 마그네슘, 마그네슘이 광선폭격을 받았을 때 방사성 원자핵이 발견되었다. 방사성 원소를 인공적으로 제조한 것은 이번이 처음이다. 이 때문에 요리오 퀴리 부부가 1935 노벨 화학상을 수상했다. 페르미는 요리오 퀴리 부부를 기초로 맨중성자로 각종 원소를 폭격하여 60 가지의 새로운 방사성 원소를 얻어 중성자가 원자핵을 폭격한 후 원자핵에 사로잡혀 새로운 원자핵을 얻었습니다. 이 새로운 원자핵은 불안정합니다. 원자핵 중 하나의 중성자가 한 번 방출될까요? 붕괴, 원자 서수 생성 1 의 원소 증가. 이 원리와 방법의 발견은 인공 방사성 원소의 연구를 신속하게 당시의 핫스팟으로 만들었다. 화학에는 물리가 관련되어 있으며, 물리적 방법으로 원소 주기율표에 새 요소를 추가할 수 있다. 페르미의 이 성과는 그로 하여금 65438 년부터 0938 년까지 노벨 물리학상을 받게 했다. 1939 년 하른은 핵분열 현상을 발견하고 당시 과학계에 충격을 주고 원자력 이용의 기초가 되었다. 이 때문에 하른은 1944 노벨 화학상을 수상했다.
1939 년, 페리시는 파편과 함께 엄청난 에너지를 관찰했고, 요리오 퀴리와 페르미는 모두 우라늄이 갈라질 때 중성자를 방출하여 체인형 반응을 가능하게 했다. 이에 따라 원자력 방출에 대한 사전 기초 연구가 이미 완료되었다. 방사성 발견부터 인공방사능 발견까지 우라늄 분열에 이르는 통제된 체인형 반응은 에너지와 중성자의 방출과 함께 핵분열까지 발견됐다. 그래서 1942 년 페르미의 지도 아래 첫 원자로를 성공적으로 건설했고 1945 년 미국은 일본에 원자폭탄을 투하했다. 20 세기 초부터 중기까지 핵분열과 원자력의 이용은 화학과 물리학에서 획기적인 돌파구였다.
(2) 화학 결합과 현대 양자 화학 이론
분자 구조와 화학결합 이론 방면에서 L.Pauling (1901-1994) 이 가장 큰 기여를 했다. 오랫동안 엑스레이 결정체 구조 연구에 종사하여 분자 내부의 구조 정보를 찾고, 양자역학을 분자 구조에 적용하고, 화합가 이론을 금속과 금속간 화합물로 확대하고, 전기 음성도의 개념과 계산 방법을 제시하며, 원자가 결합 이론과 혼성 궤도 이론을 세웠다. 1954 는 화학결합 본질에 대한 연구와 화학결합 이론이 물질구조의 천명에 큰 기여를 하여 노벨화학상을 수상했다. 이후 모리슨은 양자역학을 이용해 원자궤도와 분자궤도의 선형 조합 이론을 세우고 분자의 원자와 전자구조의 본질을 설명하고 1966 으로 노벨화학상을 수상했다. 또한 1952 에서 복정건은 분자역학 화학반응을 연구하는 전선 궤도 이론을 제시했다. 분자 궤도 대칭의 보존은 R.B.Woodward 와 R.Hoffman 이 1965 에서 제안한 것으로, 일련의 반응의 난이도와 산물의 3 차원 구조를 설명하고 예측하는 데 사용된다. 이 이론들은 화학반응 발전의 역사를 이해하는 이정표로 여겨진다. 이 때문에 후쿠이 건일과 호프만 * * * 이 198 1 노벨화학상을 수상했다. 65438 년부터 0998 년까지 코언은 전자밀도 함수 이론을 발전시켜 노벨화학상을 받았고, 포퍼는 양자화학 계산법 개발로 노벨화학상을 받았다.
화학건과 양자화학이론의 발전은 반세기를 써서 화학자들이 분자의 본질과 상호 작용의 기본 원리를 얕게 이해하고, 사람들이 분자 이성 설계의 고급 분야에 진입하고, 약물 설계와 신소재 설계와 같은 새로운 기능분자를 창조할 수 있게 하는 것도 20 세기 화학의 중대한 돌파구이다.
(3) 합성 화학의 발전
새로운 물질을 만드는 것은 화학자의 최우선 과제이다. 100 년 이후 합성화학은 급속도로 발전해 왔으며, 많은 신기술은 극저온 합성, 고온 합성, 고압 합성, 전기 분해 합성, 광합성, 음향 합성, 마이크로웨이브 합성, 플라즈마 합성, 고체 합성, 바이오닉 합성 등 무기와 유기화합물을 합성하는 데 사용되었습니다. 발견과 창조를 위한 수많은 새로운 반응과 새로운 합성 방법이 있다. 현재 화학자들이 관심을 갖고 있는 거의 모든 알려진 특정 기능을 가진 천연화합물과 비천연화합물은 화학합성을 통해 얻을 수 있다. 인류가 가지고 있는 654.38+09 만여종의 화합물 중 대부분은 화학자가 합성하여 거의 새로운 자연을 창조했다. 합성화학은 인류의 물질에 대한 수요를 만족시키는 데 매우 중요한 공헌을 했다. 20 세기 내내 합성화학 분야에서 10 의 노벨 화학상을 수상했다.
19 12 그린나드는 그씨 시약 발명으로 각종 관능단 유기금속 반응의 새로운 영역을 열어 노벨화학상을 수상했다. 1928 딜스와 알드는 디엔 합성으로 1950 노벨 화학상을 수상했다. 1953 년 지글러와 나타는 유기금속에 의해 촉매 된 올레핀 방향성 중합을 발견하고 에틸렌의 대기압 중합을 실현하고 1963 년 노벨화학상을 수상했다. 합성생물분자는 줄곧 유기합성화학의 연구 핫스팟이다. 최초의 스테로이드 (A.Windaus, 1928 노벨 화학상), 아스 코르 빈산 (W.N.Haworth, 1937 노벨 화학상), 알칼로이드 Vignn) 1965 년까지 유기합성대사인 우드워드는 키니네, 콜레스테롤, 코티손, 엽록소, 리혈평 등 복잡한 유기화합물을 합성해 노벨화학상을 수상했다. 상을 받은 후, 그는 분자 궤도 대칭성을 보존하여 비타민 B 12 를 합성했다.
비타민 B 12
또한 Wilkinson 과 Fischer 는 과도금속 무협합물을 합성해 이런 특수한 구조를 확정해 금속 유기화학과 배위 화학의 발전에 중요한 역할을 해 65438-0973 년 노벨화학상을 수상했다. 1979 년 브라운과 비티시는 각각 유기 붕소와 비티시 반응을 발전시켜 노벨 화학상을 받았다. 1984 메리필드는 고체상 합성의 발명으로 노벨 화학상을 수상하여 유기합성과 생화학의 방법론을 크게 촉진시켰다. 1990 년 Corey 는 대량의 천연물의 전합성에서' 역합성분석법' 을 총결하여 유기합성화학의 발전을 크게 추진하여 노벨화학상을 수상했다.
현대합성화학은 거의 100 년간의 고된 연구, 탐사, 축적을 거쳐야만 말미잘 독소와 같은 복잡한 분자를 합성할 수 있다 (분자식: C 129H223N3O54, 분자량: 2689 도르턴, 64 개의 비대칭 탄소, 7 개의 분자내 이중키, 이종체 수 최대 27/
말미잘 독소
(4) 고분자 과학 및 재료
20 세기 인류 문명의 상징 중 하나는 합성재의 출현이다. 합성고무, 합성플라스틱, 합성섬유 등 세 가지 합성고분자 재료의 화학이 파격적인 성과를 거두었으며 화학공업의 자랑이기도 하다. 이 분야에는 이미 세 개의 노벨 화학상이 있다. H.Staudinger 는 1920 에서 고분자의 개념을 제시하고 고분자 사슬의 이론을 세웠고, 나중에는 고분자 점도와 분자량의 정량 관계를 수립해 1953 년 노벨 화학상을 수상했다. 1953 에서 지글러는 실온에서 (C2H5)3AlTiCl4 를 촉매제로 에틸렌을 폴리에틸렌으로 성공적으로 중합하여 배위 중합을 발견했다. 1955 나타가 지글러 촉매제를 개선하여? -TiCl3 와 알킬 알루미늄 시스템은 프로필렌의 방향성 중합을 실현하고, 고수율, 결정도 등의 폴리아크릴을 얻어 합성방법, 중합체 구조 및 성능을 연결시켜 고분자 화학 발전사의 이정표가 되었다. 이를 위해 지글러와 나타는 1963 노벨 화학상을 수상했다. 1974 플로리도 고분자 성질 방면의 성과로 노벨 화학상을 받았다.
(5) 화학 동역학 및 분자 반응 속도론
화학반응이 어떻게 진행되는지 연구하고, 화학반응의 과정을 밝히고, 물질의 구조와 반응능력의 관계를 연구하여 화학반응 과정을 통제할 필요가 있다. 그는 이 분야에서 노벨 화학상을 세 번 수상했다. 셰미아노프와 힌체우드는 65438 년부터 0956 년까지 화학반응기리, 반응속도, 체인형 반응에 대한 획기적인 연구로 노벨화학상을 수상했다. 또한 아이건은 천분의 1 초의 빠른 화학반응을 연구하는 방법과 기술을 제시했고, 포터와 노리시는 10 억분의 1 초의 빠른 화학반응을 연구하는 플래시 광해기술을 제안하고 발전시켜 빠른 반응역학 연구에 큰 기여를 했다. 그들 셋은 1967 노벨 화학상을 받았다.
분자반응역학은 상태-상태화학이라고도 하며, 미시적 차원에서 화학반응의 속도와 이치를 연구하고, 원자와 분자의 구조와 내부 운동, 분자 간의 상호 작용과 충돌 과정을 깊이 연구한다. 이원철과 허슈바흐는 먼저 교차분자빔 기술을 발명해 다양한 상태 정보를 얻고 이 기술의 F+H2 반응역학을 이용하여 화학반응의 기본 원리에 중요한 기여를 했으며 분자반응역학 발전의 이정표라고 불린다. 이를 위해 이원철, 헤스바흐, 폴라니 * * * 가 1986 노벨 화학상을 수상했다. 1999 제발은 펨토초 스펙트럼으로 전환상태를 연구한 성과로 노벨 화학상을 받았다.
(6) 현대 생명과학과 생명기술에 대한 중대한 공헌.
생명현상과 생명과정을 연구하여 생명의 기원과 본질을 밝히는 것은 당대 자연과학의 중요한 연구 과제이다. 20 세기 생화학의 출현은 고대 생물학에 새로운 활력을 불어넣었고, 사람들은 분자 수준에서 생명의 신비에 대한 또 하나의 통로를 열었다. 단백질 핵산 설탕 등 생물 대분자와 호르몬 신경전달물질 세포인자 등 생물 소분자는 생명을 구성하는 기본 물질이다. 20 세기 초부터 설탕, 헤모글로빈, 엽록소, 비타민 등 생물 소분자의 화학 구조와 합성에 대한 연구가 있었다. ) 여러 차례 노벨 화학상을 수상한 것은 화학이 생명과학으로 진출하는 첫걸음이다. 1955 Vigneand 는 처음으로 트립토판 호르몬 옥시토신과 바소프레신을 합성해 노벨 화학상을 받았다. 1958 산거는 단백질, 특히 소 인슐린의 분자 구조를 결정하는 데 기여한 공로로 노벨 화학상을 받았다. 1953 년, J.D.Watson 과 H.C.Crick 은 DNA 분자 이중 나선 구조 모델을 제시하여 생명과학에 획기적인 공헌을 하여 분자생물학과 생물공학의 발전을 위한 토대를 마련하고 생명과학 전체에 깊은 혁명을 가져왔다. 왓슨과 크릭은 이로써 1962 노벨 의학상을 수상했다. 1960 년, J.C.Kendrew 와 M.F.Perutz 는 X-레이 회절을 통해 고래의 미오글로빈과 말의 헤모글로빈의 공간 구조를 성공적으로 파악해 단백질 펩타이드 사슬의 나선 영역과 비나선 영역의 3 차원 배열이 다르다는 것을 밝혀냈으며, 이 3 차원 배열을 형성하는 데 이황화 결합의 역할을 설명했다. 이를 위해 그들은 65438 을 얻었다. 1965 중국 화학자들이 결정소 인슐린을 합성한 성공은 인류가 생명의 신비를 밝히는 과정이 큰 걸음을 내디뎠다는 것을 상징한다. 또한 1980 년 P.Berg, F.Sanger, W.Gilbert 는 DNA 분열과 재편성, DNA 시퀀싱, 현대 유전 공학 등에 탁월한 공헌으로 노벨 화학상을 수상했습니다. 1982 A.Klug 는' 코끼리 재편' 기술을 발명해 바이러스와 세포 내 유전물질의 구조를 밝혀내고 노벨화학상을 수상했다. 1984R.B. 메리필드는 플루토늄을 발명한 고체상 합성기술로 노벨 화학상을 수상했다. 1989 T. 체흐와 S. 오트만은 핵효소가 노벨 화학상을 받았다는 것을 발견했다. 1993 M.Smith 는 과뉴클레오티드 정점 돌연변이를 발명해 노벨화학상을, K·B· 무리스는 유전공학을 발명한 중합효소 체인형 반응 기술로 노벨화학상을 수상했다. 1997 년, J.Skou 는 세포 내 Na, K 이온 농도 균형을 유지하는 효소 및 관련 메커니즘을 발견해 노벨 화학상을 받았고, P.Boyer 와 J.Walker 는 에너지 분자 ATP 의 형성 과정을 밝혀 노벨 화학상을 받았다.
20 세기에 화학과 생명과학의 결합으로 생화학, 분자생물학, 화학생물학, 생물유기화학, 생물무기화학, 생물분석화학 등 분자수준에서 생명문제를 연구하는 일련의 새로운 학과가 생겨났다. 생명현상을 연구하는 분야에서 화학은 기술과 방법뿐 아니라 이론도 제공한다.
(7) 인간 건강에 대한 기여
약물을 사용하여 질병을 치료하는 것은 인류 문명의 중요한 표지 중 하나이다. 20 세기 초에는 분자 구조와 약리작용에 대한 심층 연구로 약물 화학이 급속히 발전하여 화학의 중요한 영역이 되었다. 1909 년, 독일의 화학자 에리치는 매독을 치료하는 특효약 하나를 합성했다. 1930 년대 이후 화학자들은 염료를 바탕으로 다양한 세균 감염성 질환, 특히 폐렴, 유행성 뇌염, 세균성 이질 등 오랫동안 인간의 건강과 생명을 위협하는 질병을 통제하는 일련의 술파민류 약품을 만들었다. 페니실린, 체인마이신, 김마이신, 염소마이신, 세 팔로 스포린 등 각종 항생제의 발명은 인간의 건강에 큰 기여를 했다. 불완전한 통계에 따르면 화학자들은 20 세기에 합성, 반합성, 동물, 식물, 미생물로부터 20,000 여 가지의 임상적으로 효과적인 화학약품을 채취했는데, 그 중 1000 여 가지가 자주 사용되었으며 이 수치는 빠르게 증가하고 있다.
(8) 국민 경제와 인류의 일상생활에 대한 공헌.
화학은 인류의 생활을 개선하는 가장 효과적이고 실용적인 학과 중의 하나이다. 화학 가공 산업 (화학 산업, 정밀 화학 산업, 석유 화학 산업, 제약 산업, 일일 화학 산업, 고무 산업, 제지 산업, 유리 및 건축 자재 산업, 철강 산업, 섬유 산업, 가죽 산업, 취사 산업 등 포함). ) 화학반응과 공예를 이용하여 제품을 제조하는 기술은 선진국에서 가장 큰 점유율을 차지하고 있다. 이 수치는 미국의 30% 를 넘어섰으며, 화학제품을 사용하는 관련 산업의 생산액 (예: 전자, 자동차, 농업 등) 은 포함되지 않았다. 선진국에서 R&D 에 종사하는 과학기술자 중 화학 및 화공 전문가가 약 절반을 차지한다. 세계 특허 발명의 20% 는 화학과 관련이 있다.
인간의 옷, 음식, 생활, 행, 사용은 모두 수백 가지 화학 원소, 수천 가지 화합물, 수많은 화학적으로 통제되는 제제, 재료와 관련이 있다. 집은 시멘트, 유리, 페인트 등 화학물질로 만들어졌고, 비누, 치약은 일용 화학물질이고, 옷은 합성섬유로 만들어졌으며, 합성염료로 색칠했다. 식수는 반드시 화학 테스트를 거쳐 품질을 확보해야 하며, 음식은 화학비료와 농약으로 생산된 곡물로 만들어져야 한다. 화학자들도 비타민과 약을 합성한다. 교통은 더욱 화학과 불가분의 관계에 있다. 차량의 금속 부품과 페인트는 분명히 화학 물질이다. 실내 장식은 보통 화학적으로 처리된 특수 플라스틱이나 가죽 제품이다. 자동차 타이어는 합성고무로 만든 것이다. 연료유와 윤활유는 화학첨가제를 함유한 석유화학 제품이다. 축전지는 화학 전원이다. 배기 시스템 오염을 줄이기 위한 촉매 변환기로, 플루토늄, 로듐 등의 물질로 구성된 촉매제가 장착되어 있어 자동차 배기가스에 있는 질소산화물, 일산화탄소, 연소되지 않은 탄화수소를 저독성 물질로 바꿀 수 있다. 비행기는 질이 강하고 무게가 가벼운 알루미늄 합금과 특수 플라스틱과 특수 연료를 사용해야 한다. 책, 정기 간행물, 신문은 화학자가 발명한 잉크와 화학적 방법으로 생산된 종이로 인쇄되었다. 감광필름은 광화학 물질을 바르는 플라스틱 시트로 빛에 증감될 수 있어 노출과 현상제로 현상할 때 특정 화학반응이 발생한다. 컬러텔레비전과 컴퓨터 모니터의 영상관은 유리와 형광물질로 만들어졌으며 전자빔 폭격을 받을 때 다른 색깔의 빛을 낼 수 있다. VCD 디스크는 특수한 정보 저장 재료로 만든 것이다. 스포츠 행사에서 신는 운동화, 롤러 스케이트, 운동복, 탁구, 배드민턴 배구조차도 현대 합성재료와 코팅을 빼놓을 수 없다.