中学化学和现代化学科学发展’汇总
现代化学发展史
现代化学发展史现代化学的发展史可以追溯到法国科学家拉瓦锡的定量化学概念。
在此之前，化学一直被视为一种纯经验的学科，缺乏精确的定量基础。
拉瓦锡于1777年提出了定量化学的概念，强调了化学研究中定量实验的重要性，开启了现代化学的发展之门。
英国科学家道尔顿于1808年提出了原子的概念，认为各种化学元素都是由原子组成的。
这一理论的出现，为化学学科提供了更为基础的解释，为之后的化学发展奠定了基础。
两年后，荷兰物理学家洛施密特发表了第一张元素周期表，将化学元素按照原子量大小进行排列，揭示了化学元素的内在规律。
俄国科学家门捷列夫于1869年在元素周期表的基础上，进一步提出了化学元素的分类和命名。
他将元素按照原子量的大小和性质进行分类，并根据元素周期律进行了命名。
这一概念的出现，极大地促进了化学领域的发展，使得化学元素的性质和反应特性可以得到有效的预测和控制。
德国科学家布兰特于1887年提出了分子的概念，认为所有化学物质都是由分子组成的。
这一理论的出现，揭示了化学物质组成和结构的基本单位。
同年，德国科学家劳施密特提出了化学键的理论，这一理论为现代化学的发展奠定了基础，提供了分子间相互作用的理解。
德国科学家亥姆霍兹于1885年提出了化学反应动力学，开始研究化学反应的速度和机理。
这一理论的出现，为化学反应的研究提供了量化依据和实验方法，推动了化学反应理论的发展。
两年后，德国科学家李比希提出了催化剂的概念，这一概念为现代化学工艺提供了新的思路和方法，使得许多化学反应可以在更为温和和高效的情况下进行。
20世纪初，量子力学的出现和发展，标志着现代化学进入了新的阶段。
其中的关键人物有德国科学家海森堡、法国科学家德布罗意、美国科学家费恩曼等。
量子力学的出现，为化学提供了更为深刻的理论基础，使得人们可以更好地理解和研究化学物质的本质和特性。
生物分子和生物化学在20世纪初开始成为现代化学研究的重要领域。
其中的关键人物有俄国科学家梅奇尼科夫、德国科学家贝林等。
现代化学发展及其对中学化学的影响
现代化学发展及其对中学化学的影响李永强 125700《基础教育课程改革纲要》中这样明确指出，要改变课程内容“难、繁、偏、旧”和过于注重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验，精选终身学习必备的基础知识和技能。
可见在新课程中课程内容的改革同样占有重要的地位。
高中化学新课程以提高学生科学素养为宗旨，其课程内容的选择改变了传统的以物质结构为基础、以元素周期律为主线的知识体系，突出化学基本观念的主导作用，注重在社会背景中引导学生学习化学知识，并将科学探究作为重要的课程内容。
而在不同的课程模块中课程内容既具有连续性，又具有层次性。
中学化学的教育改革要注意以下几个问题：学科的现状与发展趋势及社会需求是教育改革的基础和推动力要学习并重视现代教育学和学科教学研究所提供的新理念和方法论探究性学习仍然是教育改革的突破口要区分职业性要求和素质性要求学段的衔接更着重于能力。
中学化学教师要想更好的理解新教材的内容选择上的变化，更好的使用新教材，就应该进一步明确现代化学发展及其对中学化学的影响。
一、化学学科的成就和地位1.化学学科的地位早在1985年，美国学者G.C.皮门特尔指出：“化学是一门中心科学，它与社会多方面的需要有关。
化学的基础研究则将有助于我们的后代赖以满足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。
”化学是一门承上启下的中心科学。
科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。
数学、物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。
化学是中心科学，是从上游到下游的必经之地。
化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）、行（汽车、道路）都有非常紧密的联系。
化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学（sun-rise sciences)都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。
今天，在人类社会发展过程中迫切需要解决的几个重大问题：环境、粮食、能源、生命进化等，都需要化学的参与。
中学化学教育的现状与发展趋势
中学化学教育的现状与发展趋势一、引言中学化学教育是培养学生科学素养、提高科学素养的重要环节。
随着时代发展和科技进步，化学作为一门重要的科学学科，对我们的生活和社会发展都起着关键性的作用。
因此，中学化学教育的现状和发展趋势是一个备受关注的话题。
二、现状分析1.教育体制的变革近年来，中国教育体制经历了许多变革，中学化学教育也随之发生了一系列的变化。
在过去，化学教育主要注重基础知识的传授和理论推导的训练，忽视了实践应用和实验操作。
但现在，随着社会对创新、实践能力的需求越来越大，中学化学教育也开始注重培养学生的实践操作和科学探究精神。
2.教材的改革教材是中学化学教育中不可忽视的重要环节。
近些年，中学化学教育教材的改革也是发生了许多变化。
从以往注重记忆背诵的知识传输式教材，转变为注重理解与应用的基础教材。
现代的教材更加注重知识点的联系、实践案例的引导和问题解决思维的训练，从而提高学生的综合能力。
3.实验教学与创新实践化学作为实验科学，实验教学在中学教学中占据了重要地位。
然而，在一些中小学中，实验教学资源缺乏，实验条件有限。
因此，如何在有限的条件下进行有针对性的实验教学是中学化学教育亟待解决的问题。
此外，创新实践也是培养学生科学素养的重要方式，通过参加科技竞赛、实践活动等，培养学生的创新精神和实际应用能力。
三、发展趋势分析1.信息技术与化学教育的结合随着信息技术的飞速发展，互联网、虚拟实验室等新技术对中学化学教育的发展起着重要的推动作用。
通过网络，学生可以获取更多的化学知识、学习资源和实践案例，并进行在线交流和互动。
虚拟实验室的应用，可以弥补实验条件不足的问题，让学生在实验室环境中进行实践操作和实验模拟，提高学生的实验能力。
2.培养创新思维和实践能力中学化学教育应该注重培养学生的创新思维和实践能力。
在传授基础知识的同时，注重培养学生的分析问题、解决问题能力，提倡学生通过实践、探究和创新来加深对化学知识的理解。
现代化学与中学化学4
其中化学键理论的不断完善，高分子出现，有机合成中的
理论与实验的交互发展，对化学反应的微观层次的探索， 蛋白质、核酸、糖等生命物质的研究，直至纳米科学、组 合化学等的出现，贯穿了整个世纪。
(1) 在化学理论方面：
原子结构 20世纪在放射性和铀裂变的重人发现，能源利用方面一 个重大突破是核能的释放和可控利用。仅此领域就产生了 6项诺贝尔奖。
二、化学学科的地位和成就
1. 化学学科的地位 20世纪人类认识和利用物质经历了人类生存、人类 生存质量、人类生存安全三个历史阶段。 人类生存：20世纪初，化学提供肥料（合成氨），合 成高分子材料，石油化工产品。 人类生存质量：化学创造了许多饲料和肥料添加剂， 食品添加剂，生产更多、更可口食物；创造了许多功能 材料；创造了许多药物和诊断方法，战胜和消灭了一些 疾病。 人类生存安全： 20世纪末资源问题？环境问题？
人类基因组计划的主要内容之一实际上是基因测序， 是分析化学和凝胶色层等分离化学，但社会上只知道基 因学。 分子芯片、分子马达、分子导线、分子计算机都是化 学家开始的，但开创研究家却不提出“化学器件学”这 一名词，而微电子学家马上称之为“分子电子学”。
2. 20世纪化学的重大成就
20世纪的化学成就，表现在理论、实验、应用等多方面。
(1)在化学理论方面
量子理论应用于化学领域
量子理论应用于化学领域后，使化学不仅只是一门实验科 学。量子力学为对化学键的更基本理解提供了一种工具。在 研究分子结构时产生了很多化学理论和概念：价键理论、分 子轨道理论பைடு நூலகம்杂货轨道理论；共价半径、金属半径、电负性 标度等，这些概念的应用，对现代化学、凝聚态物理的发展 都有着巨大意义。 化学键和量子化学理论的发展足足花了半个世纪的时间， 让化学家由浅入深，认识分子的本质及其相互作用的基本原 理，从而让人们进入分子的理性设计的高层次领域，创造新 的功能分子，如药物设计、新材料设计等。这也是20世纪 化学的一个重大突破。
化学科学的发展和应用前景
化学科学的发展和应用前景化学科学是一门研究物质组成、性质、结构、变化规律以及物质的制备和应用的科学。
它的发展和应用前景在许多领域都有着重要的作用。
1.化学科学的起源和发展：–古代化学：人们开始使用火和制作简单的化合物，如陶器和金属冶炼。
–古代和中世纪化学：炼金术和医药化学的发展。
–近代化学：17世纪和18世纪，原子论和分子概念的提出，化学成为一门独立的科学。
–现代化学：20世纪以来，量子力学和分子轨道理论的发展，有机化学和高分子化学的进步。
2.化学科学的基本概念和原理：–原子和分子：物质的基本组成单位，原子的结构模型，分子的键合理论。
–元素和化合物：元素的分类，化合物的组成和命名。
–化学反应：化学平衡，速率定律，反应机理，催化作用。
–能量和热量：热力学定律，放热反应和吸热反应。
3.化学科学的应用领域：–材料科学：金属材料、陶瓷材料、高分子材料、纳米材料等的研究和应用。
–药物化学：药物的合成、结构和药效的研究，药物设计和药物化学疗法。
–能源和燃料：石油化学、煤炭化学、可再生能源的研究和利用。
–环境化学：环境污染物的分析，环境监测和环境保护。
–生物化学：生物大分子的结构和功能，酶催化，代谢途径。
4.化学科学的未来挑战和发展趋势：–绿色化学：可持续发展和环境友好的化学过程，绿色合成方法。
–化学生物学：化学与生物学的交叉研究，生物大分子的化学合成。
–化学信息学：化学数据和模型的计算和分析，化学知识库的建立。
–新能源材料：太阳能电池、燃料电池、锂离子电池等的研究和应用。
化学科学的发展和应用前景在许多领域都有着重要的作用，它为人类社会的进步和发展做出了巨大的贡献。
随着科学技术的不断进步，化学科学将继续引领和推动许多领域的发展。
习题及方法：1.习题：化学科学的起源和发展中，哪位科学家提出了原子论？解题方法：回顾化学科学发展历史，记住原子论的提出者。
答案：道尔顿提出了原子论。
2.习题：元素周期表中有多少个长周期和短周期？解题方法：熟悉元素周期表的结构，数出长周期和短周期的数量。
中学化学教育的现状与发展趋势分析
中学化学教育的现状与发展趋势分析概述中学化学教育在培养学生科学素养、学科思维和创新能力方面起着重要作用。
本文旨在分析当前中学化学教育的现状，重点讨论其发展趋势，并提出相应的启示和建议。
一、中学化学教育的现状1.中学化学教育的重要性化学是自然科学中一门重要的学科，对于学生理解自然现象、培养科学思维和解决实际问题具有重要意义。
中学化学教育是学生初次接触化学知识的阶段，为培养学生的科学素养和创新能力奠定基础。
2.教材和教学方法的现状当前，中学化学教材内容较为全面，但普遍存在内容堆砌、记忆性强等问题。
教学方法多以传统讲授为主，缺乏足够的互动、实验和探究等环节，无法激发学生的学习兴趣和创新能力。
3.教师专业素质和教学评价的挑战中学化学教师的专业素质决定了教学质量的高低，但目前仍存在教师掌握知识不全面、教学能力不足等问题。
此外，教学评价体系亟需完善，应重视学生实际能力的培养，而非单纯以分数评价。
二、中学化学教育的发展趋势1.跨学科与综合性教育的需求在当今社会，科学、技术和工程以及数学（STEM）教育日益重要。
跨学科教育能够培养学生创新思维和解决实际问题的能力，因此中学化学教育应更多地融入STEM教育，并注重与其他学科的交叉融合。
2.实验和探究教学的重要性开展实验和探究活动是培养学生科学思维和实验能力的有效途径。
中学化学教育应加强实验和探究教学，让学生亲身参与实践，培养他们的观察、分析和解决问题的能力。
3.信息技术的应用信息技术的快速发展为中学化学教育提供了新的机遇。
通过使用多媒体、模拟实验软件等技术工具，可以使抽象的化学概念更加具体形象，提供更多的互动和个性化学习体验，促进学生学习兴趣的提高。
4.素质评价的重要性目前的中学化学教育普遍过度侧重考试成绩，忽视学生素质的培养。
未来的趋势是更加注重学生的综合素质评价，包括科学素养、创新能力、实践能力等方面，并通过多元化的评价方式，推动学生全面发展。
三、启示和建议1.加强教师专业发展中学化学教师应加强学科知识和教学能力的提升，通过参加培训、研讨会等活动，及时更新教学理念和教学方法，提高教学质量和水平。
中学生应该了解的化学发展历程与趋势
中学生应该了解的化学发展历程与趋势摘要：当代中学生是21世纪的主宰者，也是21世纪科学发展的主要驱动力。
化学作为科学的重要一部分，虽然在中学阶段只是一些基础知识，但中学生也应该了解其发展历程及未来趋势。
化学经过萌芽时期、形成时期、发展时期和成熟时期，至今为止，化学的发展进入了一个高新技术阶段。
化学处于材料化学、生命化学、环境化学、绿色化学等新兴交叉学科的中心地位，化学的原理和研究方法广泛使用于其他学科。
功能材料的应用成为社会生产、国民经济、国防建设的先导。
但社会生活中仍然存在许多食品不安全因素、环境污染问题、资源的不合理开发和能源浪费等一系列问题，这些需要化学工作者及当代中学生继续进一步去解决。
关键词：中学生化学发展发展趋势21世纪的社会主角是当代的中学生，21世纪的化学发展还要靠当代中学生的努力。
要想在化学方面有所建树，中学生就应该了解化学的发展历程及未来的发展趋势。
自人类出现后，化学便与人类结下了不解之缘。
远古时代的钻木取火，用火烧煮食物，制陶，冶铜和铁器等等，这些化学技术的应用极大地促进了当时社会生产力的发展，标志着人类社会的进步。
今天，化学作为一门基础学科，在科学技术和社会生活的各个方面起着越来越大的作用。
那么，从古至今，伴随着人类社会的进步，化学历史的发展经历了哪些时期呢？一、化学学科发展历程的回顾1、远古的工艺化学时期在远古的工艺化学时期，人类的制陶、冶金、酿酒、染色等工艺，主要是凭借几千万年的实践经验摸索出来的，当时化学虽然知识还没有形成，但已经有了萌芽，这便是化学发展的萌芽时期。
2、炼丹术和炼金术时期大约到了公元前1500年，人们开始对长生不死向往，战国时期的方士认为只有金石之类的不朽之物方能成就人们的不死之身。
于是，炼丹术便由此开始。
由于丝绸之路的开通，中国的炼丹术逆向传入欧洲的波斯和阿拉伯地区。
这时的波斯已经伊斯兰化，伊斯兰教徒没有得道成仙、长生不老的观念，他们只有对金的崇拜，于是人们想把其他金属皆变作黄金，因此炼丹术在该地区演化成炼金术。
化学学科的发展和未来趋势
化学学科的发展和未来趋势化学作为一门研究物质的组成、结构、性质以及变化规律的基础自然科学，自诞生以来，已经经历了数个重要的发展阶段。
从古代的炼金术，到现代的分子生物学，化学始终保持着探索未知、创造新知的活力。
本文将简要介绍化学学科的发展历程，并展望其未来趋势。
一、化学学科的发展历程1.古代化学古代化学，主要以炼金术为主，人们试图通过炼金术寻求点石成金的秘术，这一时期的化学研究多为神秘主义，缺乏科学依据。
2.近现代化学近现代化学的发展始于1661年，波义耳提出了化学元素的概念，标志着现代化学的诞生。
此后，原子论和分子学说的提出，使化学逐渐形成了科学的体系。
拉瓦锡、道尔顿、阿伏伽德罗等科学家为近现代化学的发展做出了巨大贡献。
3.20世纪化学20世纪化学的发展进入了黄金时期，量子力学、核磁共振、电子显微镜等先进技术的应用，使化学研究深入到原子、分子层面。
此外，高分子化学、有机合成化学、分析化学等领域取得了重大突破。
4.21世纪化学21世纪化学学科继续保持着快速发展的态势，纳米技术、生物技术、绿色化学等新兴领域成为研究热点。
化学在解决能源、环境、健康等全球性问题中发挥着重要作用。
二、化学学科的未来趋势1.绿色化学绿色化学是21世纪化学的重要发展方向，它强调化学反应的高效、原子利用率的提高，以及 minimize 或 eliminate 副产品生成。
绿色化学旨在实现化学过程的可持续性，减少对环境的影响。
2.生物化学生物化学是化学与生物学的交叉领域，研究生物大分子的结构、功能与相互作用。
随着生物学技术的不断发展，生物化学在药物研发、基因编辑、蛋白质工程等方面具有广泛的应用前景。
3.纳米化学纳米化学研究纳米尺度下的物质性质与变化规律。
纳米材料具有独特的物理、化学性质，广泛应用于电子、能源、环保等领域。
未来，纳米化学将在材料科学、催化科学等领域取得更多突破。
4.能源化学能源化学关注新能源的开发和利用，如燃料电池、太阳能电池等。
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中学化学和现代化学科学发展《基础教育课程改革纲要》中这样明确指出，要改变课程内容“难、繁、偏、旧”和过于注重书本知识的现状，加强课程内容与学生生活以及现代社会和科技发展的联系，关注学生的学习兴趣和经验，精选终身学习必备的基础知识和技能。
可见在新课程中课程内容的改革同样占有重要的地位。
高中化学新课程以提高学生科学素养为宗旨，其课程内容的选择改变了传统的以物质结构为基础、以元素周期律为主线的知识体系，突出化学基本观念的主导作用，注重在社会背景中引导学生学习化学知识，并将科学探究作为重要的课程内容。
而在不同的课程模块中课程内容既具有连续性，又具有层次性。
中学化学的教育改革要注意以下几个问题：1.学科的现状与发展趋势及社会需求是教育改革的基础和推动力。
2.要学习并重视现代教育学和学科教学研究所提供的新理念和方法论。
3.探究性学习仍然是教育改革的突破口。
4.要区分职业性要求和素质性要求。
5.学段的衔接更着重于能力。
中学化学教师要想更好的理解新教材的内容选择上的变化，更好的使用新教材，就应该进一步明确现代化学发展及其对中学化学的影响。
一、化学学科的成就和地位1.化学学科的地位早在1985年，美国学者G.C.皮门特尔指出：“化学是一门中心科学，它与社会多方面的需要有关。
化学的基础研究则将有助于我们的后代赖以满足演化中的需要，赖以解决许多难以预期的问题。
”化学是一门承上启下的中心科学。
科学可按照它的研究对象由简单到复杂的程度分为上游、中游和下游。
数学、物理学是上游，化学是中游，生命、材料、环境等朝阳科学是下游。
化学是中心科学，是从上游到下游的必经之地。
化学又是一门社会迫切需要的中心科学，与我们的衣、食、住（建材、家具）、行（汽车、道路）都有非常紧密的联系。
化学是与信息、生命、材料、环境、能源、地球、空间和核科学等八大朝阳科学（sun-rise sciences)都有紧密的联系、交叉和渗透的中心科学。
今天，在人类社会发展过程中迫切需要解决的几个重大问题：环境、粮食、能源、生命进化等，都需要化学的参与。
2.20世纪化学的重大成就在20世纪的100年中，化学与化工取得了空前辉煌的成就。
“空前辉煌”数字（3771万，2001）。
1900年在Chemical Abstracts(CA)上登录的从天然产物中分离出来的和人工合成的已知化合物只有55万种。
化学是以指数函数的形式向前发展的。
报刊上常说20世纪发明了六大技术:1.包括无线电、半导体、芯片、集成电路、计算机、通讯和网络等的信息技术；2.基因重组、克隆和生物芯片等生物技术；3.核科学和核武器技术；4.航空航天和导弹技术；5.激光技术；6.纳米技术。
但却很少有人提到包括新药物、新材料、高分子、化肥和农药的化学合成（包括分离）技术。
上述六大技术如果缺少一两个，人类照样生存。
但如果没有发明合成氨、合成尿素和合成新农药的技术，世界粮食产量至少要减半，60亿人口中的30亿就会饿死。
没有发明合成各种抗生素和大量新药物的技术，人类平均寿命要缩短25年。
没有发明合成纤维、合成橡胶、合成塑料的技术，人类生活要受到很大影响。
没有合成大量新分子和新材料的化学工业技术，上述六大技术根本无法实现。
二、现代化学发展的趋势分析1.新世纪的化学科学主要研究的物质层次化学是什么？化学的传统定义：研究物质的组成、结构、性能和变化规律的科学。
或者：化学是研究分子的科学。
现代化学定义：研究原子、分子片、分子、超分子、生物大分子到分子的各种不同尺度和不同复杂程度的聚集态的合成反应、分离和分析、结构形态、物理性能和生物活性及其规律和应用的科学。
（1）原子层次的化学：核化学、放射化学、同位素化学、元素化学、单原子操纵和检测化学等。
（2）分子片层次的化学：原子只有一百多种，但是分子数已达三千多万种，因此，在原子和分子之间引入一个新层次“分子片”。
（3）分子层次的化学：三千多多万种化合物（分子），通常分为无机、有机和高分子化合物，但是近些年合成的金属有机化合物、元素有机化合物、原子簇化合物、金属酶、金属硫蛋白等等，已不能适应传统非分类方法，新世纪将研究分子结构类型和结构方式。
（4）超分子层次的化学：受体和给体的化学、锁和钥匙的化学、分子间的非共价作用力、范德华引力、各种不同类型的氢键、亲水与疏水基团及其相互作用、分子的堆积、组装、位阻及包括各种空间效应等。
(5)生物分子层次的化学：生物化学、分子生物学、化学生物学、酶化学、脑化学、神经化学、基团化学、生命调控化学、药物化学、手性化学、环境化学、生命起源认知化学等。
（6）宏观聚集态化学：固体化学、晶体化学、非晶体化学、流体和溶液化学、等离子体化学、胶体化学和界面化学等。
（7）介观聚集态化学：纳米化学、软物质化学、胶体化学（胶团－胶束化学和气溶胶化学）等。
2.新世纪化学科学的主要研究领域（1）环境相容性化学－绿色化学绿色化学研究的核心问题有三个分别是：绿色合成技术方法和过程；可再生资源的利用和转化中存在的一系列问题的研究；矿物质资源高效利用中存在的关键科学问题的研究。
（2）新材料化学科学新材料的研究主要有以下几个方面：复合型材料；新型能源材料；可生物降解高分子材料；有机物体系膜分离及膜材料的研究；生物材料化学。
（3）化学中的生命科学生物超分子功能的研究；模拟生物体系的自由基化学和物理有机化学研究；无机化合物药用的研究例如：无机药物的手性选择问题、抗癌配合物的研究、利用微量金属离子有效地预防疾病、对无机药物跨膜运送机制、无机药物载体和靶向药物的研究、核药物及中药复方中使用矿物的问题。
（4）化学工程技术从液滴－反应器的尺度范围内对化学转化影响下的某些重要的物理现象进行研究就形成了化学工程。
具有经济、环境优化性的化学过程集成智能方法化学反应的原子经济;飞秒激光控制化学反应;微系统（MEMS）的新型活性加工技术及微流量系统的研究。
（5）农业化学科学粮食问题的解决，除了不断发展其他领域的农业（如海洋蓝色农业、微生物白色农业等）之外，化肥工业是支撑农业发展不可动摇的基石。
重要研究内容：固氮工程、光合作用、长效缓释化肥等。
其他重点研究领域：植物激素及生长调节物质、昆虫激素及生长调节物质、昆虫信息素、生物活性发展的分离和鉴定等。
（6）催化化学新世纪的催化化学是以消除有害物质为目的的新的能源环保为特征的催化化学，主要研究各种形式的催化过程，如化学催化、生物催化、择形催化、电催化、光催化等在绿色合成中的作用。
研制开发家电用环保催化剂、烹调器用自净化催化剂、光催化空气净化剂、催化燃料电池、汽车尾气净化剂等。
（7）计算机化学科学一方面电子信息产业需要大量的化工原料，其中有基材、光刻胶、掺杂剂、封装材料及专用清洗剂等。
另一方面，随着分子生物学的不断兴起和发展，人们发现在生物大分子之间遵循化学和生理规律发生相互作用过程中，能形成具有类似于计算机的信息传输和处理、甚至逻辑运算功能的“生物电路”，从而诞生了生物计算。
计算机化学科学的另一领域是发展理论化学计算及微观过程模型的软件。
3.21世纪化学科学的四大难题（1）化学反应理论建立严格的微观化学反应理论，既要从初始原理出发，又要巧妙地采取近似方法，使之能解决实际问题，包括决定某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？如何计算化学反应的速率？如何确定化学反应的途径等。
（2）结构和性能的定量关系理论上说，一个分子的电子云密度可以决定它的所有性质，但实际计算很困难。
要优先研究的课题：分子和分子间的非共价键的相互作用的本质和规律；超分子结构的类型、生成和调控的规律；给体－受体作用原理；生物大分子的结构以及与生物和生理活性的关系；分子自由基的稳定性和结构的关系；掺杂晶体的结构和性能的关系；如何设计合成具有人们期望的某种性能的材料？如何使宏观材料达到微观化学键的强度？（3）生命现象的化学机理研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，这是药物设计的基础。
搞清楚光合作用、生物固氮作用，牛羊等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。
人类的大脑是用“泛分子”组装成的最精巧的计算机，彻底了解大脑的结构和功能，是多学科共同面对的难题。
了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理。
如何实现从生物分子到分子生命的飞跃？如何制造活的分子，跨越从化学进化到生物进化的鸿沟？研究复杂、开放、非平衡的生命系统的热力学，耗散和混沌状态，分形现象等非线性问题。
（4）纳米尺度的基本规律尺度的不同，常常引起主要相互作用力的不同，导致物质性能及其运动规律和原理的质的区别。
纳米尺度的热力学性质，如金的熔点1063℃，纳米金（5－10nm）的熔化温度为330 ℃。
银的熔点为960.3 ℃，而纳米银（5－10nm）为100 ℃。
纳米磁性量子隧穿效应、量子相干效应等。
纳米粒子比表面很大，由此引起性质的不同。
例如，纳米铂黑催化剂可使乙烯催化反应的温度从6000 ℃降至室温。
三、高中化学课程中的现代化学内容1.物质结构知识《化学1》知道化学是在分子层面上认识物质和合成新物质的一门科学。
《物质结构与性质》了解晶格能的应用，知道晶格能的大小可以衡量离子晶体中离子键的强弱；举例说明分子间作用力对物质状态等方面的影响；列举含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。
2.化学与环境科学《化学1》通过实验认识氯、氮、硫、硅等非金属及其重要化合物在生产中的应用和对生态环境的影响。
《化学2》以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，体会化学对环境保护的意义；能说明合成新物质对人类生活的影响，讨论在化工生产中遵循“绿色化学思想”的重要性。
《实验化学》树立绿色化学思想，形成环境保护的意识。
《化学与生活》评价高分子材料的使用对人类生活质量和环境质量的影响；通过典型的水污染实例认识水污染造成的危害，能说出污水处理中主要的化学方法和原理；知道大气主要污染物，能说出减少大气污染物的一种及方法；认识“白色污染”的危害和防治方法；根据防治土壤污染、保护环境的要求，举例说明废水处理、垃圾和其他生活废弃物的处置方法。
《化学与技术》以废旧塑料的再生利用为例，认识化学对废旧物资再生与综合利用的作用，讨论其可能的途径。
3.能源科学《化学2》知道化学键的断裂和形成是化学反应中能量变化的主要原因；通过生产、生活中的实例了解化学能与热能的相互转化；举例说明化学能与电能的转化关系；认识提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
《化学反应原理》了解化学反应中能量转化的原因，能说出常见的能量转化形式；通过查阅资料说明能源是人类生存和发展的重要基础，了解化学在解决能源危机中的重要作用，知道节约能源、提高能源利用效率的实际意义；体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式；通过查阅资料了解常见电源种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。