化學是一門建立在實驗基礎上的科學，實驗與理論一直是化學研究中相互依賴、彼此促進的兩個方面。進入20世紀以后，由于受到自然科學其他學科發展的影響，并廣泛地應用了當代科學的理論、技術和方法，化學在認識物質的組成、結構、合成和測試等方面都有了長足的進展，而且在理論方面取得了許多重要成果。在無機化學、分析化學、有機化學和物理化學四大分支學科的基礎上產生了新的化學分支學科。近代物理的理論和技術、數學方法及計算機技術在化學中的應用，對現代化學的發展起了很大的推動作用。19世紀末，電子、X射現和放射性的發現為化學在20世紀的重大進展創造了條件。　　在結構化學方面，由于電子的發現開始并確立的現代的有核原子模型，不僅豐富和深化了對元素周期表的認識，而且發展了分子理論。應用量子力學研究分子結構，產生了量子化學。 　　從氫分子結構的研究開始，逐步揭示了化學鍵的本質，先后創立了價鍵理論、分子軌道理論和佩位場理論。化學反應理論也隨著深入到微觀境界。應用X射現作為研究物質結構的新分析手段，可以洞察物質的晶體化學結構。測定化學立體結構的衍射方法，有X射線衍射、電子衍射和中子衍射等方法。其中以X射線衍射法的應用所積累的精密分子立體結構信息最多。 　　研究物質結構的譜學方法也由可見光譜、紫外光譜、紅外光譜擴展到核磁共振譜、電子自選共振譜、光電子能譜、射線共振光譜、穆斯堡爾譜等，與計算機聯用后，積累大量物質結構與性能相關的資料，正由經驗向理論發展。電子顯微鏡放大倍數不斷提高，人們以可直接觀察分子的結構。 　　經典的元素學說由于放射性的發現而產生深刻的變革。從放射性衰變理論的創立、同位素的發現到人工核反應和核裂變的實現、氘的發現、中子和正電子及其它基本粒子的發現，不僅是人類的認識深入到亞原子層次，而且創立了相應的實驗方法和理論；不僅實現了古代煉丹家轉變元素的思想，而且改變了人的宇宙觀。 　　作為20世紀的時代標志，人類開始掌握和使用核能。放射化學和核化學等分支學科相繼產生，并迅速發展；同位素地質學、同位素宇宙化學等交叉學科接踵誕生。元素周期表擴充了，以有109號元素，并且正在探索超重元素以驗證元素“穩定島假說”。與現代宇宙學相依存的元素起源學說和與演化學說密切相關的核素年齡測定等工作，都在不斷補充和更新元素的觀念。 　　在化學反應理論方面，由于對分子結構和化學鍵的認識的提高，經典的、統計的反應理論以進一步深化，在過渡態理論建立后，逐漸向微觀的反應理論發展，用分子軌道理論研究微觀的反應機理，并逐漸建立了分子軌道對稱守恒定律和前線軌道理論。分子束、激光和等離子技術的應用，使得對不穩定化學物種的檢測和研究成為現實，從而化學動力學已有可能從經典的、統計的宏觀動力學深入到單個分子或原子水平的微觀反應動力學。 　　計算機技術的發展，使得分子、電子結構和化學反映的量子化學計算、化學統計、化學模式識別，以及大規模術技的處理和綜合等方面，都得到較大的進展，有的已經逐步進入化學教育之中。關于催化作用的研究，以提出了各種模型和理論，從無機催化進入有機催化和僧物催化，開始從分子微觀結構和尺寸的角度核生物物理有機化學的角度，來研究酶類的作用和酶類的結構與其功能的關系。 　　分析方法和手段是化學研究的基本方法和手段。一方面，經典的成分和組成分析方法仍在不斷改進，分析靈敏度從常量發展到微量、超微量、痕量；另一方面，發展初許多新的分析方法，可深入到進行結構分析，構象測定，同位素測定，各種活潑中間體如自由基、離子基、卡賓、氮賓、卡拜等的直接測定，以及對短壽命亞穩態分子的檢測等。分離技術也不斷革新，離子交換、膜技術、色譜法等等。 　　合成各種物質，是化學研究的目的之一。在無機合成方面，首先合成的是氨。氨的合成不僅開創了無機合成工業，而且帶動了催化化學，發展了化學熱力學和反應動力學。后來相繼合成的有紅寶石、人造水晶、硼氫化合物、金剛石、半導體、超導材料和二茂鐵等配位化合物。 　　在電子技術、核工業、航天技術等現代工業技術的推動下，各種超純物質、新型化合物和特殊需要的材料的生產技術都得到了較大發展。稀有氣體化合物的合成成功又向化學家提出了新的挑戰，需要對零族元素的化學性質重新加以研究。無機化學在與有機化學、生物化學、物理化學等學科相互滲透中產生了有機金屬化學、生物無機化學、無機固體化學等新興學科。 　　酚醛樹脂的合成，開辟了高分子科學領域。20世紀30年代聚酰胺纖維的合成，使高分子的概念得到廣泛的確認。后來，高分子的合成、結構和性能研究、應用三方面保持互相配合和促進，使高分子化學得以迅速發展。 　　各種高分子材料合成和應用，為現代工農業、交通運輸、醫療衛生、軍事技術，以及人們衣食住行各方面，提供了多種性能優異而成本較低的重要材料，成為現代物質文明的重要標志。高分子工業發展為化學工業的重要支柱。 　　20世紀是有機合成的黃金時代。化學的分離手段和結構分析方法已經有了很大發展，許多天然有機化合物的結構問題紛紛獲得圓滿解決，還發現了許多新的重要的有機反應和專一性有機試劑，在此基礎上，精細有機合成，特別是在不對稱合成方面取得了很大進展。 　　一方面，合成了各種有特種結構和特種性能的有機化合物；另一方面，合成了從不穩定的自由基到有生物活性的蛋白質、核酸等生命基礎物質。有機化學家還合成了有復雜結構的天然有機化合物和有特效的藥物。這些成就對促進科學的發展起了巨大的作用；為合成有高度生物活性的物質，并與其他學科協同解決有生命物質的合成問題及解決前生命物質的化學問題等，提供了有利的條件。 　　20世紀以來，化學發展的趨勢可以歸納為：有宏觀向微觀、有定性向定量、有穩定態向亞穩定態發展，由經驗逐漸上升到理論，再用于指導設計和開創新的研究。一方面，為生產和技術部門提供盡可能多的新物質、新材料；另一方面，在與其它自然科學相互滲透的進程中不斷產生新學科，并向探索生命科學和宇宙起源的方向發展。 化學的學科分類 　　化學在發展過程中，依照所研究的分子類別和研究手段、目的、任務的不同，派生出不同層次的許多分支。在20世紀20年代以前，化學傳統地分為無機化學、有機化學、物理化學和分析化學四個分支。20年代以后，由于世界經濟的高速發展，化學鍵的電子理論和量子力學的誕生、電子技術和計算機技術的興起，化學研究在理論上和實驗技術上都獲得了新的手段，導致這門學科從30年代以來飛躍發展，出現了嶄新的面貌。現在把化學內容一般分為生物化學、有機化學、高分子化學、應用化學和化學工程學、物理化學、無機化學等五大類共80項，實際包括了七大分支學科。

標簽：化學世紀