無(wú)機(jī)化學(xué)無(wú)機(jī)化學(xué)是研究無(wú)機(jī)物質(zhì)的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的科學(xué)，它是化學(xué)中最古老的分支學(xué)科。無(wú)機(jī)物質(zhì)包括所有化學(xué)元素和它們的化合物，不過(guò)大部分的碳化合物除外。(除二氧化碳、一氧化碳、二硫化碳、碳酸鹽等簡(jiǎn)單的碳化合物仍屬無(wú)機(jī)物質(zhì)外，其余均屬于有機(jī)物質(zhì)。） 過(guò)去認(rèn)為無(wú)機(jī)物質(zhì)即無(wú)生命的物質(zhì)，如巖石、土壤，礦物、水等；而有機(jī)物質(zhì)則是由有生命的動(dòng)物和植物產(chǎn)生，如蛋白質(zhì)、油脂、淀粉、纖維素、尿素等。1828年德意志化學(xué)家維勒從無(wú)機(jī)物氰酸銨制得尿素，從而破除了有機(jī)物只能由生命力產(chǎn)生的迷信，明確了這兩類物質(zhì)都是由化學(xué)力結(jié)合而成。現(xiàn)在這兩類物質(zhì)是按上述組分不同而劃分的。無(wú)機(jī)化學(xué)發(fā)展簡(jiǎn)史原始人類即能辨別自然界存在的無(wú)機(jī)物質(zhì)的性質(zhì)而加以利用。后來(lái)偶然發(fā)現(xiàn)自然物質(zhì)能變化成性質(zhì)不同的新物質(zhì)，于是加以仿效，這就是古代化學(xué)工藝的開(kāi)始。如至少在公元前6000年，中國(guó)原始人即知燒粘土制陶器，并逐漸發(fā)展為彩陶、白陶，釉陶和瓷器。公元前5000年左右，人類發(fā)現(xiàn)天然銅性質(zhì)堅(jiān)韌，用作器具不易破損。后又觀察到銅礦石如孔雀石 (堿式碳酸銅)與燃熾的木炭接觸而被分解為氧化銅，進(jìn)而被還原為金屬銅，經(jīng)過(guò)反復(fù)觀察和試驗(yàn)，終于掌握以木炭還原銅礦石的煉銅技術(shù)。以后又陸續(xù)掌握煉錫、煉鋅、煉鎳等技術(shù)。中國(guó)在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代即掌握了從鐵礦冶鐵和由鐵煉鋼的技術(shù)，公元前2世紀(jì)中國(guó)發(fā)現(xiàn)鐵能與銅化合物溶液反應(yīng)產(chǎn)生銅，這個(gè)反應(yīng)成為后來(lái)生產(chǎn)銅的方法之一。化合物方面，在公元前17世紀(jì)的殷商時(shí)代即知食鹽(氧化鈉)是調(diào)味品，苦鹽(氫化鎂)的味苦。公元前五世紀(jì)已有琉璃(聚硅酸鹽)器皿。公元七世紀(jì)，中國(guó)即有焰硝(硝酸鉀)、硫黃和木炭做成火藥的記載。明朝宋應(yīng)星在1637年刊行的《天工開(kāi)物》中詳細(xì)記述了中國(guó)古代手工業(yè)技術(shù)，其中有陶瓷器、銅、鋼鐵、食鹽、焰硝、石灰、紅黃礬、等幾十種無(wú)機(jī)物的生產(chǎn)過(guò)程。由此可見(jiàn)，在化學(xué)科學(xué)建立前，人類已掌握了大量無(wú)機(jī)化學(xué)的知識(shí)和技術(shù)。古代的煉丹術(shù)是化學(xué)科學(xué)的先驅(qū)，煉丹術(shù)就是企圖將丹砂(硫化汞)之類藥劑變成黃金，并煉制出長(zhǎng)生不老之丹的方術(shù)。中國(guó)金丹術(shù)始于公元前2、3世紀(jì)的秦漢時(shí)代。公元142年中國(guó)金丹家魏伯陽(yáng)所著的《周易參同契》是世界上最古的論述金丹術(shù)的書(shū)，約在360年有葛洪著的《抱樸子》，這兩本書(shū)記載了60多種無(wú)機(jī)物和它們的許多變化。約在公元8世紀(jì)，歐洲金丹術(shù)興起，后來(lái)歐洲的金丹術(shù)逐漸演進(jìn)為近代的化學(xué)科學(xué)，而中國(guó)的金丹術(shù)則未能進(jìn)一步演進(jìn)。金丹家關(guān)于無(wú)機(jī)物變化的知識(shí)主要從實(shí)驗(yàn)中得來(lái)。他們?cè)O(shè)計(jì)制造了加熱爐、反應(yīng)室、蒸餾器、研磨器等實(shí)驗(yàn)用具。金丹家所追求的目的雖屬荒誕，但所使用的操作方法和積累的感性知識(shí)，卻成為化學(xué)科學(xué)的前驅(qū)。由于最初化學(xué)所研究的多為無(wú)機(jī)物，所以近代無(wú)機(jī)化學(xué)的建立就標(biāo)志著近代化學(xué)的創(chuàng)始。建立近代化學(xué)貢獻(xiàn)最大的化學(xué)家有三人，即英國(guó)的玻意耳、法國(guó)的拉瓦錫和英國(guó)的道爾頓。玻意耳在化學(xué)方面進(jìn)行過(guò)很多實(shí)驗(yàn)，如磷、氫的制備，金屬在酸中的溶解以及硫、氫等物的燃燒。他從實(shí)驗(yàn)結(jié)果闡述了元素和化合物的區(qū)別，提出元素是一種不能分出其他物質(zhì)的物質(zhì)。這些新概念和新觀點(diǎn)，把化學(xué)這門科學(xué)的研究引上了正確的路線，對(duì)建立近代化學(xué)作出了卓越的貢獻(xiàn)。拉瓦錫采用天平作為研究物質(zhì)變化的重要工具，進(jìn)行了硫、磷的燃燒，錫、汞等金屬在空氣中加熱的定量實(shí)驗(yàn)，確立了物質(zhì)的燃燒是氧化作用的正確概念，推翻了盛行百年之久的燃素說(shuō)。拉瓦錫在大量定量實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，于1774年提出質(zhì)量守恒定律，即在化學(xué)變化中，物質(zhì)的質(zhì)量不變。1789年，在他所著的《化學(xué)概要》中，提出第一個(gè)化學(xué)元素分類表和新的化學(xué)命名法，并運(yùn)用正確的定量觀點(diǎn)，敘述當(dāng)時(shí)的化學(xué)知識(shí)，從而奠定了近代化學(xué)的基礎(chǔ)。由于拉瓦錫的提倡，天平開(kāi)始普遍應(yīng)用于化合物組成和變化的研究。1799年，法國(guó)化學(xué)家普魯斯特歸納化合物組成測(cè)定的結(jié)果，提出定比定律，即每個(gè)化合物各組分元素的重量皆有一定比例。結(jié)合質(zhì)量守恒定律，1803年道爾頓提出原子學(xué)說(shuō)，宣布一切元素都是由不能再分割、不能毀滅的稱為原子的微粒所組成。并從這個(gè)學(xué)說(shuō)引伸出倍比定律，即如果兩種元素化合成幾種不同的化合物，則在這些化合物中，與一定重量的甲元素化合的乙元素的重量必互成簡(jiǎn)單的整數(shù)比。這個(gè)推論得到定量實(shí)驗(yàn)結(jié)果的充分印證。原子學(xué)說(shuō)建立后，化學(xué)這門科學(xué)開(kāi)始宣告成立。19世紀(jì)30年代，已知的元素已達(dá)60多種，俄國(guó)化學(xué)家門捷列夫研究了這些元素的性質(zhì)，在1869年提出元素周期律：元素的性質(zhì)隨著元素原子量的增加呈周期性的變化。這個(gè)定律揭示了化學(xué)元素的自然系統(tǒng)分類。元素周期表就是根據(jù)周期律將化學(xué)元素按周期和族類排列的，周期律對(duì)于無(wú)機(jī)化學(xué)的研究、應(yīng)用起了極為重要的作用。目前已知的元素共109種，其中94種存在于自然界，15種是人造的。代表化學(xué)元素的符號(hào)大都是拉丁文名稱縮寫。中文名稱有些是中國(guó)自古以來(lái)就熟知的元素，如金、鋁、銅、鐵、錫、硫、砷、磷等；有些是由外文音譯的，如鈉、錳、鈾、氦等；也有按意新創(chuàng)的，如氫(輕的氣)、溴(臭的水)、鉑(白色的金，同時(shí)也是外文名字的譯音)等。周期律對(duì)化學(xué)的發(fā)展起著重大的推動(dòng)作用。根據(jù)周期律，門捷列夫曾預(yù)言當(dāng)時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)的元素的存在和性質(zhì)。周期律還指導(dǎo)了對(duì)元素及其化合物性質(zhì)的系統(tǒng)研究，成為現(xiàn)代物質(zhì)結(jié)構(gòu)理論發(fā)展的基礎(chǔ)。系統(tǒng)無(wú)機(jī)化學(xué)一般就是指按周期分類對(duì)元素及其化合物的性質(zhì)、結(jié)構(gòu)及其反應(yīng)所進(jìn)行的敘述和討論。19世紀(jì)末的一系列發(fā)現(xiàn)，開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)；1895年倫琴發(fā)現(xiàn) X射線；1896年貝克勒爾發(fā)現(xiàn)鈾的放射性；1897年湯姆遜發(fā)現(xiàn)電子；1898年，居里夫婦發(fā)現(xiàn)釙和鐳的放射性。20世紀(jì)初盧瑟福和玻爾提出原子是由原子核和電子所組成的結(jié)構(gòu)模型，改變了道爾頓原子學(xué)說(shuō)的原子不可再分的觀念。1916年科塞爾提出電價(jià)鍵理論，路易斯提出共價(jià)鍵理論，圓滿地解釋了元素的原子價(jià)和化合物的結(jié)構(gòu)等問(wèn)題。1924年，德布羅意提出電子等物質(zhì)微粒具有波粒二象性的理論；1926年，薛定諤建立微粒運(yùn)動(dòng)的波動(dòng)方程；次年，海特勒和倫敦應(yīng)用量子力學(xué)處理氫分子，證明在氫分子中的兩個(gè)氫核間，電子幾率密度有顯著的集中，從而提出了化學(xué)鍵的現(xiàn)代觀點(diǎn)。此后，經(jīng)過(guò)幾方面的工作，發(fā)展成為化學(xué)鍵的價(jià)鍵理論、分子軌道理論和配位場(chǎng)理論。這三個(gè)基本理論是現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)的理論基礎(chǔ)。無(wú)機(jī)化學(xué)的研究?jī)?nèi)容無(wú)機(jī)化學(xué)在成立之初，其知識(shí)內(nèi)容已有四類，即事實(shí)、概念、定律和學(xué)說(shuō)。用感官直接觀察事物所得的材料，稱為事實(shí)；對(duì)于事物的具體特征加以分析、比較、綜合和概括得到概念，如元素、化合物、化合、化分、氧化、還原、原子等皆是無(wú)機(jī)化學(xué)最初明確的概念；組合相應(yīng)的概念以概括相同的事實(shí)則成定律，例如，不同元素化合成各種各樣的化合物，總結(jié)它們的定量關(guān)系得出質(zhì)量守恒、定比、倍比等定律；建立新概念以說(shuō)明有關(guān)的定律，該新概念又經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明為正確的，即成學(xué)說(shuō)。例如，原子學(xué)說(shuō)可以說(shuō)明當(dāng)時(shí)已成立的有關(guān)元素化合重量關(guān)系的各定律。化學(xué)知識(shí)的這種派生關(guān)系表明它們之間的內(nèi)在聯(lián)系。定律綜合事實(shí)，學(xué)說(shuō)解釋并貫串定律，從而把整個(gè)化學(xué)內(nèi)容組織成為一個(gè)有系統(tǒng)的科學(xué)知識(shí)。人們認(rèn)為近代化學(xué)是在道爾頓創(chuàng)立原子學(xué)說(shuō)之后建立起來(lái)的，因?yàn)樵搶W(xué)說(shuō)把當(dāng)時(shí)的化學(xué)內(nèi)容進(jìn)行了科學(xué)系統(tǒng)化。系統(tǒng)的化學(xué)知識(shí)是按照科學(xué)方法進(jìn)行研究的。科學(xué)方法主要分為三步：搜集事實(shí) 搜集的方法有觀察和實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)是控制條件下的觀察。化學(xué)研究特別重視實(shí)驗(yàn)，因?yàn)樽匀唤绲幕瘜W(xué)變化現(xiàn)象都很復(fù)雜，直接觀察不易得到事物的本質(zhì)。例如，鐵生銹是常見(jiàn)的化學(xué)變化，若不控制發(fā)生作用的條件，如水氣、氧、二氧化碳、空氣中的雜質(zhì)和溫度等就不易了解所起的反應(yīng)和所形成的產(chǎn)物。無(wú)論觀察或?qū)嶒?yàn)，所搜集的事實(shí)必須切實(shí)準(zhǔn)確。化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的各種操作，如沉淀、過(guò)濾、灼燒、稱重、蒸餾、滴定、結(jié)晶、萃取等等，都是在控制條件下獲得正確可靠事實(shí)知識(shí)的實(shí)驗(yàn)手段。正確知識(shí)的獲得，既要靠熟練的技術(shù)，也要靠精密的儀器，近代化學(xué)是由天平的應(yīng)用開(kāi)始的。通過(guò)對(duì)每一現(xiàn)象的測(cè)量，并用數(shù)字表示，才算對(duì)此現(xiàn)象有了確切知識(shí)。建立定律 古代化學(xué)工藝和金丹術(shù)積累的化學(xué)知識(shí)雖然很多，但不能稱為科學(xué)。要知識(shí)成為科學(xué)，必須將搜集到的大量事實(shí)加以分析比較，去粗取精，由此及彼地將類似的事實(shí)歸納成為定律。例如普魯斯特注意化合物的成分，他分析了大量的、采自世界各地的、天然的和人工合成的多種化合物，經(jīng)過(guò)八年的努力后發(fā)現(xiàn)每一種化合物的組成都是完全相同的，于是歸納這類事實(shí)，提出定比定律。創(chuàng)立學(xué)說(shuō) 化學(xué)定律雖比事實(shí)為少，但為數(shù)仍多，而且各自分立，互不相關(guān)。化學(xué)家要求理解各定律的意義及其相互關(guān)系。道爾頓由表及里地提出物質(zhì)由原子構(gòu)成的概念，創(chuàng)立原子學(xué)說(shuō)，解釋了關(guān)于元素化合和化合物變化的重量關(guān)系的各個(gè)定律，并使之連貫起來(lái)，從而將化學(xué)知識(shí)按其形成的層次組織成為一門系統(tǒng)的科學(xué)。由于各學(xué)科的深入發(fā)展和學(xué)科間的相互滲透，形成許多跨學(xué)科的新的研究領(lǐng)域。無(wú)機(jī)化學(xué)與其他學(xué)科結(jié)合而形成的新興研究領(lǐng)域很多，例如生物無(wú)機(jī)化學(xué)就是無(wú)機(jī)化學(xué)與生物化學(xué)結(jié)合的邊緣學(xué)科。現(xiàn)代物理實(shí)驗(yàn)方法如：X射線、中子衍射、電子衍射、磁共振、光譜、質(zhì)譜、色譜等方法的應(yīng)用，使無(wú)機(jī)物的研究由宏觀深入到微觀，從而將元素及其化合物的性質(zhì)和反應(yīng)同結(jié)構(gòu)聯(lián)系起來(lái)，形成現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)。現(xiàn)代無(wú)機(jī)化學(xué)就是應(yīng)用現(xiàn)代物理技術(shù)及物質(zhì)微觀結(jié)構(gòu)的觀點(diǎn)來(lái)研究和闡述化學(xué)元素及其所有無(wú)機(jī)化合物的組成、性能、結(jié)構(gòu)和反應(yīng)的科學(xué)。無(wú)機(jī)化學(xué)的發(fā)展趨向主要是新型化合物的合成和應(yīng)用，以及新研究領(lǐng)域的開(kāi)辟和建立。 有機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)是研究有機(jī)化合物的來(lái)源、制備、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、應(yīng)用以及有關(guān)理論的科學(xué)，又稱碳化合物的化學(xué)。 有機(jī)化學(xué)的發(fā)展簡(jiǎn)史“有機(jī)化學(xué)”這一名詞于1806年首次由貝采利烏斯提出。當(dāng)時(shí)是作為“無(wú)機(jī)化學(xué)”的對(duì)立物而命名的。19世紀(jì)初，許多化學(xué)家相信，在生物體內(nèi)由于存在所謂“生命力”，才能產(chǎn)生有機(jī)化合物，而在實(shí)驗(yàn)室里是不能由無(wú)機(jī)化合物合成的。1824年，德國(guó)化學(xué)家維勒從氰經(jīng)水解制得草酸；1828年他無(wú)意中用加熱的方法又使氰酸銨轉(zhuǎn)化為尿素。氰和氰酸銨都是無(wú)機(jī)化合物，而草酸和尿素都是有機(jī)化合物。維勒的實(shí)驗(yàn)結(jié)果給予“生命力”學(xué)說(shuō)第一次沖擊。此后，乙酸等有機(jī)化合物相繼由碳、氫等元素合成，“生命力”學(xué)說(shuō)才逐漸被人們拋棄。由于合成方法的改進(jìn)和發(fā)展，越來(lái)越多的有機(jī)化合物不斷地在實(shí)驗(yàn)室中合成出來(lái)，其中，絕大部分是在與生物體內(nèi)迥然不同的條件下臺(tái)成出來(lái)的。“生命力”學(xué)說(shuō)漸漸被拋棄了， “有機(jī)化學(xué)”這一名詞卻沿用至今。從19世紀(jì)初到1858年提出價(jià)鍵概念之前是有機(jī)化學(xué)的萌芽時(shí)期。在這個(gè)時(shí)期，已經(jīng)分離出許多有機(jī)化合物，制備了一些衍生物，并對(duì)它們作了定性描述。法國(guó)化學(xué)家拉瓦錫發(fā)現(xiàn)，有機(jī)化合物燃燒后，產(chǎn)生二氧化碳和水。他的研究工作為有機(jī)化合物元素定量分析奠定了基礎(chǔ)。1830年，德國(guó)化學(xué)家李比希發(fā)展了碳、氫分析法，1833年法國(guó)化學(xué)家杜馬建立了氮的分析法。這些有機(jī)定量分析法的建立使化學(xué)家能夠求得一個(gè)化合物的實(shí)驗(yàn)式。當(dāng)時(shí)在解決有機(jī)化合物分子中各原子是如何排列和結(jié)合的問(wèn)題上，遇到了很大的困難。最初，有機(jī)化學(xué)用二元說(shuō)來(lái)解決有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。二元說(shuō)認(rèn)為一個(gè)化合物的分子可分為帶正電荷的部分和帶負(fù)電荷的部分，二者靠靜電力結(jié)合在一起。早期的化學(xué)家根據(jù)某些化學(xué)反應(yīng)認(rèn)為，有機(jī)化合物分子由在反應(yīng)中保持不變的基團(tuán)和在反應(yīng)中起變化的基團(tuán)按異性電荷的靜電力結(jié)合。但這個(gè)學(xué)說(shuō)本身有很大的矛盾。類型說(shuō)由法國(guó)化學(xué)家熱拉爾和洛朗建立。此說(shuō)否認(rèn)有機(jī)化合物是由帶正電荷和帶負(fù)電荷的基團(tuán)組成，而認(rèn)為有機(jī)化合物是由一些可以發(fā)生取代的母體化合物衍生的，因而可以按這些母體化合物來(lái)分類。類型說(shuō)把眾多有機(jī)化合物按不同類型分類，根據(jù)它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質(zhì)，而且能夠預(yù)言一些新化合物。但類型說(shuō)未能回答有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。有機(jī)化合物按不同類型分類，根據(jù)它們的類型不僅可以解釋化合物的一些性質(zhì)，而且能夠預(yù)言一些新化合物。但類型說(shuō)未能回答有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。從1858年價(jià)鍵學(xué)說(shuō)的建立，到1916年價(jià)鍵的電子理論的引入，是經(jīng)典有機(jī)化學(xué)時(shí)期。1858年，德國(guó)化學(xué)家凱庫(kù)勒和英國(guó)化學(xué)家?guī)扃甑忍岢鰞r(jià)鍵的概念，并第一次用短劃“-”表示“鍵”。他們認(rèn)為有機(jī)化合物分子是由其組成的原子通過(guò)鍵結(jié)合而成的。由于在所有已知的化合物中，一個(gè)氫原子只能與一個(gè)別的元素的原子結(jié)合，氫就選作價(jià)的單位。一種元素的價(jià)數(shù)就是能夠與這種元素的一個(gè)原子結(jié)合的氫原子的個(gè)數(shù)。凱庫(kù)勒還提出，在一個(gè)分子中碳原子之間可以互相結(jié)合這一重要的概念。1848年巴斯德分離到兩種酒石酸結(jié)晶，一種半面晶向左，一種半面晶向右。前者能使平面偏振光向左旋轉(zhuǎn)，后者則使之向右旋轉(zhuǎn)，角度相同。在對(duì)乳酸的研究中也遇到類似現(xiàn)象。為此，1874年法國(guó)化學(xué)家勒貝爾和荷蘭化學(xué)家范托夫分別提出一個(gè)新的概念，圓滿地解釋了這種異構(gòu)現(xiàn)象。他們認(rèn)為：分子是個(gè)三維實(shí)體，碳的四個(gè)價(jià)鍵在空間是對(duì)稱的，分別指向一個(gè)正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，碳原子則位于正四面體的中心。當(dāng)碳原子與四個(gè)不同的原子或基團(tuán)連接時(shí)，就產(chǎn)生一對(duì)異構(gòu)體，它們互為實(shí)物和鏡像，或左手和右手的手性關(guān)系，這一對(duì)化合物互為旋光異構(gòu)體。勒貝爾和范托夫的學(xué)說(shuō)，是有機(jī)化學(xué)中立體化學(xué)的基礎(chǔ)。1900年第一個(gè)自由基，三苯甲基自由基被發(fā)現(xiàn)，這是個(gè)長(zhǎng)壽命的自由基。不穩(wěn)定自由基的存在也于1929年得到了證實(shí)。在這個(gè)時(shí)期，有機(jī)化合物在結(jié)構(gòu)測(cè)定以及反應(yīng)和分類方面都取得很大進(jìn)展。但價(jià)鍵只是化學(xué)家從實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)得出的一種概念，價(jià)鍵的本質(zhì)尚未解決。現(xiàn)代有機(jī)化學(xué)時(shí)期 在物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)電子，并闡明原子結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，美國(guó)物理化學(xué)家路易斯等人于1916年提出價(jià)鍵的電子理論。他們認(rèn)為：各原子外層電子的相互作用是使各原子結(jié)合在一起的原因。相互作用的外層電子如從―個(gè)原了轉(zhuǎn)移到另一個(gè)原子，則形成離子鍵；兩個(gè)原子如果共用外層電子，則形成共價(jià)鍵。通過(guò)電子的轉(zhuǎn)移或共用，使相互作用的原子的外層電子都獲得惰性氣體的電子構(gòu)型。這樣，價(jià)鍵的圖象表示法中用來(lái)表示價(jià)鍵的短劃“-”，實(shí)際上是兩個(gè)原子共用的一對(duì)電子。1927年以后，海特勒和倫敦等用量子力學(xué)，處理分子結(jié)構(gòu)問(wèn)題，建立了價(jià)鍵理論，為化學(xué)鍵提出了一個(gè)數(shù)學(xué)模型。后來(lái)馬利肯用分子軌道理論處理分子結(jié)構(gòu)，其結(jié)果與價(jià)鍵的電子理論所得的大體一致，由于計(jì)算簡(jiǎn)便，解決了許多當(dāng)時(shí)不能回答的問(wèn)題。有機(jī)化學(xué)的研究?jī)?nèi)容有機(jī)化合物和無(wú)機(jī)化合物之間沒(méi)有絕對(duì)的分界。有機(jī)化學(xué)之所以成為化學(xué)中的一個(gè)獨(dú)立學(xué)科，是因?yàn)橛袡C(jī)化合物確有其內(nèi)在的聯(lián)系和特性。位于周期表當(dāng)中的碳元素，一般是通過(guò)與別的元素的原子共用外層電子而達(dá)到穩(wěn)定的電子構(gòu)型的。這種共價(jià)鍵的結(jié)合方式?jīng)Q定了有機(jī)化合物的特性。大多數(shù)有機(jī)化合物由碳、氫、氮、氧幾種元素構(gòu)成，少數(shù)還含有鹵素和硫、磷等元素。因而大多數(shù)有機(jī)化合物具有熔點(diǎn)較低、可以燃燒、易溶于有機(jī)溶劑等性質(zhì)，這與無(wú)機(jī)化合物的性質(zhì)有很大不同。在含多個(gè)碳原子的有機(jī)化合物分子中，碳原子互相結(jié)合形成分子的骨架，別的元素的原子就連接在該骨架上。在元素周期表中，沒(méi)有一種別的元素能像碳那樣以多種方式彼此牢固地結(jié)合。由碳原子形成的分子骨架有多種形式，有直鏈、支鏈、環(huán)狀等。在有機(jī)化學(xué)發(fā)展的初期，有機(jī)化學(xué)工業(yè)的主要原料是動(dòng)、植物體，有機(jī)化學(xué)主要研究從動(dòng)、植物體中分離有機(jī)化合物。19世紀(jì)中到20世紀(jì)初，有機(jī)化學(xué)工業(yè)逐漸變?yōu)橐悦航褂蜑橹饕稀：铣扇玖系陌l(fā)現(xiàn)，使染料、制藥工業(yè)蓬勃發(fā)展，推動(dòng)了對(duì)芳香族化合物和雜環(huán)化合物的研究。30年代以后，以乙炔為原料的有機(jī)合成興起。40年代前后，有機(jī)化學(xué)工業(yè)的原料又逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)橐允秃吞烊粴鉃橹鳎l(fā)展了合成橡膠、合成塑料和合成纖維工業(yè)。由于石油資源將日趨枯竭，以煤為原料的有機(jī)化學(xué)工業(yè)必將重新發(fā)展。當(dāng)然，天然的動(dòng)、植物和微生物體仍是重要的研究對(duì)象。天然有機(jī)化學(xué)主要研究天然有機(jī)化合物的組成、合成、結(jié)構(gòu)和性能。20世紀(jì)初至30年代，先后確定了單糖、氨基酸、核苷酸牛膽酸、膽固醇和某些萜類的結(jié)構(gòu)，肽和蛋白質(zhì)的組成；30～40年代，確定了一些維生素、甾族激素、多聚糖的結(jié)構(gòu)，完成了一些甾族激素和維生素的結(jié)構(gòu)和合成的研究；40～50年代前后，發(fā)現(xiàn)青霉素等一些抗生素，完成了結(jié)構(gòu)測(cè)定和合成；50年代完成了某些甾族化合物和嗎啡等生物堿的全合成，催產(chǎn)素等生物活性小肽的合成，確定了胰島素的化學(xué)結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)了蛋白質(zhì)的螺旋結(jié)構(gòu)，DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)；60年代完成了胰島素的全合成和低聚核苷酸的合成；70年代至80年代初，進(jìn)行了前列腺素、維生素B12、昆蟲(chóng)信息素激素的全合成，確定了核酸和美登木素的結(jié)構(gòu)并完成了它們的全合成等等。有機(jī)合成方面主要研究從較簡(jiǎn)單的化合物或元素經(jīng)化學(xué)反應(yīng)合成有機(jī)化合物。19世紀(jì)30年代合成了尿素；40年代合成了乙酸。隨后陸續(xù)合成了葡萄糖酸、檸檬酸、琥珀酸、蘋果酸等一系列有機(jī)酸；19世紀(jì)后半葉合成了多種染料；20世紀(jì)40年代合成了滴滴涕和有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑、有機(jī)硫殺菌劑、除草劑等農(nóng)藥；20世紀(jì)初，合成了606藥劑，30～40年代，合成了一千多種磺胺類化合物，其中有些可用作藥物。物理有機(jī)化學(xué)是定量地研究有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)、反應(yīng)性和反應(yīng)機(jī)理的學(xué)科。它是在價(jià)鍵的電子學(xué)說(shuō)的基礎(chǔ)上，引用了現(xiàn)代物理學(xué)、物理化學(xué)的新進(jìn)展和量子力學(xué)理論而發(fā)展起來(lái)的。20世紀(jì)20～30年代，通過(guò)反應(yīng)機(jī)理的研究，建立了有機(jī)化學(xué)的新體系；50年代的構(gòu)象分析和哈米特方程開(kāi)始半定量估算反應(yīng)性與結(jié)構(gòu)的關(guān)系；60年代出現(xiàn)了分子軌道對(duì)稱守恒原理和前線軌道理論。有機(jī)分析即有機(jī)化合物的定性和定量分析。19世紀(jì)30年代建立了碳、氫定量分析法；90年代建立了氮的定量分析法；有機(jī)化合物中各種元素的常量分析法在19世紀(jì)末基本上已經(jīng)齊全；20世紀(jì)20年代建立了有機(jī)微量定量分析法；70年代出現(xiàn)了自動(dòng)化分析儀器。由于科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展，有機(jī)化學(xué)與各個(gè)學(xué)科互相滲透，形成了許多分支邊緣學(xué)科。比如生物有機(jī)化學(xué)、物理有機(jī)化學(xué)、量子有機(jī)化學(xué)、海洋有機(jī)化學(xué)等。有機(jī)化學(xué)的研究方法有機(jī)化學(xué)研究手段的發(fā)展經(jīng)歷了從手工操作到自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)化，從常量到超微量的過(guò)程。20世紀(jì)40年代前，用傳統(tǒng)的蒸餾、結(jié)晶、升華等方法來(lái)純化產(chǎn)品，用化學(xué)降解和衍生物制備的方法測(cè)定結(jié)構(gòu)。后來(lái)，各種色譜法、電泳技術(shù)的應(yīng)用，特別是高壓液相色譜的應(yīng)用改變了分離技術(shù)的面貌。各種光譜、能譜技術(shù)的使用，使有機(jī)化學(xué)家能夠研究分子內(nèi)部的運(yùn)動(dòng)，使結(jié)構(gòu)測(cè)定手段發(fā)生了革命性的變化。電子計(jì)算機(jī)的引入，使有機(jī)化合物的分離、分析方法向自動(dòng)化、超微量化方向又前進(jìn)了一大步。帶傅里葉變換技術(shù)的核磁共振譜和紅外光譜又為反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、反應(yīng)機(jī)理的研究提供了新的手段。這些儀器和x射線結(jié)構(gòu)分析、電子衍射光譜分析，已能測(cè)定微克級(jí)樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)。用電子計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)合成路線的研究也已取得某些進(jìn)展。未來(lái)有機(jī)化學(xué)的發(fā)展首先是研究能源和資源的開(kāi)發(fā)利用問(wèn)題。迄今我們使用的大部分能源和資源，如煤、天然氣、石油、動(dòng)植物和微生物，都是太陽(yáng)能的化學(xué)貯存形式。今后一些學(xué)科的重要課題是更直接、更有效地利用太陽(yáng)能。對(duì)光合作用做更深入的研究和有效的利用，是植物生理學(xué)、生物化學(xué)和有機(jī)化學(xué)的共同課題。有機(jī)化學(xué)可以用光化學(xué)反應(yīng)生成高能有機(jī)化合物，加以貯存；必要時(shí)則利用其逆反應(yīng)，釋放出能量。另一個(gè)開(kāi)發(fā)資源的目標(biāo)是在有機(jī)金屬化合物的作用下固定二氧化碳，以產(chǎn)生無(wú)窮盡的有。機(jī)化合物。這幾方面的研究均已取得一些初步結(jié)果。其次是研究和開(kāi)發(fā)新型有機(jī)催化劑，使它們能夠模擬酶的高速高效和溫和的反應(yīng)方式。這方面的研究已經(jīng)開(kāi)始，今后會(huì)有更大的發(fā)展。20世紀(jì)60年代末，開(kāi)始了有機(jī)合成的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)研究。今后有機(jī)合成路線的設(shè)計(jì)、有機(jī)化合物結(jié)構(gòu)的測(cè)定等必將更趨系統(tǒng)化、邏輯化。 化學(xué)動(dòng)力學(xué)化學(xué)動(dòng)力學(xué)是研究化學(xué)反映過(guò)程的速率和反應(yīng)機(jī)理的物理化學(xué)分支學(xué)科，它的研究對(duì)象是物質(zhì)性質(zhì)隨時(shí)間變化的非平衡的動(dòng)態(tài)體系。時(shí)間是化學(xué)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要變量。 化學(xué)動(dòng)力學(xué)的研究方法主要有兩種。一種是唯象動(dòng)力學(xué)研究方法，也稱經(jīng)典化學(xué)動(dòng)力學(xué)研究方法，它是從化學(xué)動(dòng)力學(xué)的原始實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)――濃度與時(shí)間的關(guān)系出發(fā)，經(jīng)過(guò)分析獲得某些反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)――反應(yīng)速率常數(shù)、活化能、指前因子等。用這些參數(shù)可以表征反應(yīng)體系的速率化學(xué)動(dòng)力學(xué)參數(shù)是探討反應(yīng)機(jī)理的有效數(shù)據(jù)。20世紀(jì)前半葉，大量的研究工作都是對(duì)這些參數(shù)的測(cè)定、理論分析以及利用參數(shù)來(lái)研究反應(yīng)機(jī)理。但是，反應(yīng)機(jī)理的確認(rèn)主要依賴于檢出和分析反應(yīng)中間物的能力。20世紀(jì)后期，自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)動(dòng)力學(xué)研究的普遍開(kāi)展，給化學(xué)動(dòng)力學(xué)帶來(lái)兩個(gè)發(fā)展趨向：一是對(duì)元反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的廣泛研究；二是迫切要求建立檢測(cè)活性中間物的方法，這個(gè)要求和電子學(xué)、激光技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了快速反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的發(fā)展。目前，對(duì)暫態(tài)活性中間物檢測(cè)的時(shí)間分辨率已從50年代的毫秒級(jí)提高到皮秒級(jí)。另一種是分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)研究方法。從微觀的分子水平來(lái)看，一個(gè)化學(xué)反應(yīng)是具有一定量子態(tài)的反應(yīng)物分子問(wèn)的互相碰撞，進(jìn)行原子重排，產(chǎn)生一定量子態(tài)的產(chǎn)物分子以至互相分離的單次反應(yīng)碰撞行為。用過(guò)渡態(tài)理論解釋，它是在反應(yīng)體系的超勢(shì)能面上一個(gè)代表體系的質(zhì)點(diǎn)越過(guò)反應(yīng)勢(shì)壘的一次行為。原則上，如果能從量子化學(xué)理論計(jì)算出反應(yīng)體系的正確的勢(shì)能面，并應(yīng)用力學(xué)定律計(jì)算具有代表性的點(diǎn)在其上的運(yùn)動(dòng)軌跡，就能計(jì)算反應(yīng)速率和化學(xué)動(dòng)力學(xué)的參數(shù)。但是，除了少數(shù)很簡(jiǎn)單的化學(xué)反應(yīng)以外，量子化學(xué)的計(jì)算至今還不能得到反應(yīng)體系的可靠的、完整的勢(shì)能面。因此，現(xiàn)行的反應(yīng)速率理論仍不得不借用經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)的處理方法。這樣的處理必須作出某種形式的平衡假設(shè)，因而使這些速率理論不適用于非常快的反應(yīng)。盡管對(duì)于衡假設(shè)的適用性研究已經(jīng)很多，但日前完全用非平衡態(tài)理論處理反應(yīng)速率問(wèn)題尚不成熟。經(jīng)典的化學(xué)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)方法不能制備單一量子態(tài)的反應(yīng)物，也不能檢測(cè)由單次反應(yīng)碰撞所產(chǎn)生的初生態(tài)產(chǎn)物。分子束(即分子散射)，特別是交叉分子束方法對(duì)研究化學(xué)元反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用，使在實(shí)驗(yàn)上研究單次反應(yīng)碰撞成為可能。分子束實(shí)驗(yàn)已經(jīng)獲得了許多經(jīng)典化學(xué)動(dòng)力學(xué)無(wú)法取得的關(guān)于化學(xué)元反應(yīng)的微觀信息，分子反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是現(xiàn)代化學(xué)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)前沿陣地。

簡(jiǎn)潔而言之,無(wú)機(jī)化學(xué)是指研究不含有碳元素(簡(jiǎn)單的碳的化合物如CO2、CO、碳的單質(zhì)、碳酸鹽屬無(wú)機(jī)）的化學(xué)，研究它們的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、變化的科學(xué)；有機(jī)化學(xué)是指研究含碳元素（除去上面括號(hào)中的）的化學(xué)，研究它們的結(jié)構(gòu)、組成、性質(zhì)、變化、合成的科學(xué)；動(dòng)力化學(xué)是指化學(xué)熱力學(xué)，研究熱力學(xué)第一、第二定律的科學(xué)。

標(biāo)簽：無(wú)機(jī)化學(xué)有機(jī)化學(xué)化學(xué)