专题 5 物质结构的探索无止境结构、性能、内部运动规律及其化学变化的本质有了深刻的认识。物质结构的研究与环境、医学、材料、催化等学科的融合，推动了在分子、原子层次对生命现象等的研究。物质的性质，包括物质的物理和化学性质、生物和生理活性等都是由物质的结构所决定的，这里所说的物质的结构包括构成物质的微粒之间的作用力，分子的构型、构象、手性、粒度、形状等。如，研究镧系元素的结构和性质的关系，可以寻找到功能奇特的光、电、磁等材料；研究生物大分子的一级结构是如何决定高级结构的，高级结构是如何生物大分子的生理和生物活性的，可以帮助人类认识生命运动的机理；研究材料的结构和性能的关系，我们可以得到强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀的合成材料……因此，研究物质的结构与性能的定量关系对解决分子设计、合成新型材料等都具有十分重要的意义。通过化学反应实现物质的转化，制备人类生产和生活所需要的物质，是化学服务于人类的重要方式之一。为了更好地利用化学变化，化学家们需要回答下列问题：两个或几个分子之间能否发生化学反应？能否生成预期的分子？需要什么催化剂才能在温和条件下进行反应？如何在理论指导下控制化学反应？如何预期化学反应的速率？如何确定化学反应的途径等。这就要求化学家们建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。化学反应量子力学理论的建立，将会将人类带进一个崭新的世界：合成氨不再需要高温、高压，光合作用不再是植物的专利，化工生产不再产生副产物，没有了能源危机，也没有了环境污染。充分认识和彻底了解人类和生物的生命运动的化学机理，无疑是 21 世纪化学亟待解决的重大课题之一。如研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理人们就能进行药物设计；合成高效无毒副作用的药物；搞清楚食草动物胃内酶分子如何把植物纤维分解为小分子的反应机理，就为充分利用自然界丰富的植物纤维资源打下基础；合成具有生物和生理活性的分子，就能跨越从化学进化到生物进化的鸿沟；了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，就能新创造新陈代谢。 在过去的 100 多年里化学作为一门实用的、创造性科学，已经为人类认识物质世界和人类的文明进步做出了巨大的贡献。化学合成的数以千万计的化学物质为阐明生命的起源、发现生物活性物质、新材料及新药物的设计合成奠定了理论和实验基础。化学创立了研究物质结构和形态的理论、方法和实验手段，认识了物质的结构...
