无机化学未来展望
今后100年将会带给无机化学什么呢？是否还有必要再将化学进一步分类，以致在2076年仍有无机化学学科呢？化学家是否还要继续致力于无机化学，还是致力于今日已经实施的某一分支学科，或致力于目前尚未创立的新的学科呢？下世纪无机化学是否会进行一次重新组合，以致将它的成员重新分为若干个小的、界限更加明确的范畴呢？
在他们的研究中会产生什么成果呢？从我们今天的有利情况看，我们已能看到今天培植的种子的一些可能进展了。看来，纯的同位素材料，今日似乎已能达到大量而廉价地供应了，并且今后肯定还会进一步发展扩大，这对于希望能观察到与特定核素有关信号的光谱学家来说是十分有益的。这些材料，以同位素化学位移为基础，将能帮助指定振动光谱以及其他的光谱。
合成的合理设计，将使化学家更有把握地制备许多新的化合物。那些将引起今日不可能发生化学变化的，或以高产率产生已知反应的新的强力试剂，将打开合成化学的新途径。异常的氧化态，可用适当的配合基来稳定。
有效的立体有择合成，能使化学家将新的分子的详细结构更加牢固地置于他们控制之下。空前纯的材料或理想晶体能提供意想不到的及非常有用的性能。大的完善晶体，仅对一小部分今日已知的化合物来说才是可得到的。纯化及晶体生长技术的进展，能改变这种情况，并能提供对它的物理性能进行十分精确测定的样品。
下世纪似乎会看到，对于目前纯度不可靠的化合物的资料任意收集及分散的混乱情况将大大加以改进，以致化学家在今后100年能更有信心地转入精确地汇集已知化合物的物理常数及光谱资料。
带有适宜取代基的金属有机及无机化合物将能合成，其中金属 - 金属相互作用可以精确地加以控制，从而产出磁性材料、导体及高温超导材料等。对于无机固体的表面需要更好地了解。以非金属元素可能合成新的性能得到改善的金属材料，是非常令人振奋的。
虽然Adolf Frank和Nikodem caro发明了氰酰氨的合成法，以及Fritz Haber发明直接合成氨以减轻Crookes所告诫的氮的不足，但仍未解决1898年Sir William Crookes所提出的“小麦问题”。我们不能再依赖于智利硝石，但对于价廉含氮肥料的需求却空前增加。新的“生物无机化学”的分支学科，正在争取了解以共生关系生长在紫苜蓿及三叶苜蓿植物根上的细菌如何吸收大气中的氮，并通过一些既不需要加热也不需要高压的化学过程使它转化为一种可溶的、有营养的含氮化合物。有效的室温固氮将会造福于人类。
认为自第二次世界大战以来用物理方法改变无机化学，是一种陈旧的说法，但进一步发展结晶固体的常规结构分析，将能改变所有合成化学家的风格。现在，仅在三天之内（从开始到结束）就能方便地得出完全的三维结构。目前，带有计算机的自动化化学结构分析体系，能根据各光谱法的综合资料来鉴定各种已知化合物。应用计算机提出合成路线，现在已能用于各类化合物。在使这些可能性变为现实时，大多数合成化学家将使合成化学转变成与今日大不相同的情况。
下世纪，将从意想不到的领域及今日还未看到的现象中获得重要新的进展。在过去我们的时代中，预测的唯一共同特点是预测错误的规则性。由于我们还未有把将来与过去相连的曲线公式，因此从已知推断到未知是不可能的。然而，有一件事情是无疑的，即未来的进展关键在于将生气勃勃、勤奋和富有幻想的青年男女吸引到我们的学科中来。今日无机化学家的中心工作在于培养他们，鼓励他们，使他们在某些方面取得进步。这样，将保证我们的科学有一个光明的未来。
有机化学未来展望
根据有机化学的目前趋势，可有理地预计今后几十年的科学文化情况。
分离纯化 由于现有技术的发展，天然有机化合物的分离和纯化将在亳微克（10-9克）范围内进行。
结构测定 新的天然有机化合物的结构，可用与计算机相联的高分辨质谱仪直接画出，或用X-射线衍射和计算机解释结果。
合成 结构测定以后，如要合成一个化合物，可通过计算机储存的“试剂架”获得许多可能的合成途径。然后将纸上的各种合成程序组合，考虑可能的产率，由计算机提供最佳的每步反应条件，最后决定合成的战略，开始进行反应。
酶反应 因为高度的结构专一性和立体专一性，酶反应将更广泛应用，将发展使用非酶试剂的模拟酶反应。
金属有机化合物 金属有机化合物作为化剂和试剂的重要性，将在有机化学中不断增加，用金属络合物作为均加化剂，以及新奇的反应（如下式的烯烃重分配反应）将不断呈现。
医学 对于生化过程的进一步了解以及研究化学结构与生物活性的关系、方法的改善，将使化学治疗至少部分地脱离经验性。危害物质，如致癌性将可能预测，将出现对癌和寄生虫病如锥体虫及血吸虫病的有效合成化合物，新的抗菌素及比吗啡更为有效，而且无瘾的止痛药将出现。脑及记忆过程的化学将更清楚。
新型塑料 将发展有特定用途的新型塑料，包括无机聚合物和配位化合物。
石油代用品 利用太阳能通过光合作用生成石油代用品有很大可能。
物理有机化学 分子能量的量子力学计算将更精确。虽然反应物和产物之间的过渡态的寿命极短，很难直接观察到这些状态，但通过计算及技术，如ESR将能间接观察。
有关反应机理 芳香性及电子能级的知识将增加，特别在有机化学和光谱学的发展中将更加如此。将发现有更为深远的概括性规律，如Woodward-Hoffmann定律。将有意或偶然发现新的反应和新的化合物。
有机化学中仪器技术 如激光、NMR、晶体管等重大发现和重大技术，将使1995年的有机化学实验与1975年大不相同。分析方法和物体方法的灵敏度和探测的提高，将可更深入地洞察反应机理和物理有机化学。
总的说来，有机化学将继续成为一个挑战性的领域，并将继续广泛研究。这过程将致使对于生命科学、技术科学以及对物理和化学理论有价值的知识大为增加。
化工未来展望
化工进展不再被认为主要是涉及设备设计或有关传递现象知识的提高。较好的设计以及速率现象的明晰化，仍将是有用的，但目前其他事情似乎更有前途，今天需要注意的似乎是更加广泛而深刻的问题。它们要求工程师具有广泛的才能和良好的洞察力。现代工程需要加以注意的问题举例如下。
从地下岩石二次和三次回收石油要增加分汲回采率而目前只有三分之一。这可能取决于我们对油 - 固体界面化学的理解，油 - 固体界面化学对剪切流动感应的理解，以及对通过多孔介质流动的水流和油流前沿的稳定性的理解。
利用酶反应从纤维素合成有机化合物 用酶催化水解纤维素生成葡萄糖，看来是应用纤维素作原料转化成醇及其他化合物的一个十分吸引人的路线。当酶固定在某一固体的载体上，就会给设计的反应器提供一个很好的机会。将废料或者将快速生长纤维所储存的太阳能转化为新的化学原料或燃料的好的流程，有可能是一条经济路线。
煤转化成甲烷、液态烃或化学合成的原料 用煤或褐煤来取代国外的原油，是一种对付价格提高及供应不定的有效方法。大约到21世纪初石油就可能耗尽，很清楚，将需要新的能源和石油化工的新原料。美国的煤是丰富的，是一个明显可取的原料。如对气化过程广泛研究所提出的那样，这不是一件轻而易举的事情。因为，虽然用已知化学路线，如Fischer-Tropsch过程可使气态产物转化成液态烃，但价格太贵，并且含氧化合物的产率也太高。由于煤的内部结构在某些方面与重芳香烃环状化合物相似，因此应有可能用直接法取出液态结构的片断，或生产出与它们相类似的化合物。现有的可能性包括高压加氢作用、气体 - 固体或气体 - 浆料反应，或是溶剂精制等。然而，至今没有一个已公布的工艺过程是令人满意的。因此，一些新的原始想法和化学指导的实验是需要的。
研制具有新物理性能的高分子。高分子加工处理是昂贵的，并且除私人工业的资料以外，对它没有很好了解，在发表的文献中还未采用有效反应器的设计来产生所欲的分子特性及弄清最终工业产品的分子组成与性能的关系。连续的加工处理，要求由流动法来处理粘性很大的材料，处理包括混合、反应和扩散等。熔体的应力对应变速率的关系以及固体产物的结构与强度和回弹力的关系，是需要分析的。
需要高效能及处理废料的经济方法需要重新设计常用的过程，以减少其燃料消耗，需要更有效的化剂及更小心地利用余热。新的分离方法能提出其他路线，许可放出的有害废水的限制需要通过新的工艺过程来解决。这方面的发展必须包括对可能取得的增加改进的幅度与改变的经济后果之间的了解。有时废水的细菌处理及焚化是好的，但对其可靠设计的原理还知道的不够。从发电厂烟道气体中除去硫和氧化氮，目前还缺少良好的液体溶剂及回收元素硫的简单方法。
在高温高压下操作的工艺过程目前矿石资源减少，工业将需要对低品位原料作战，这就将要求有更广泛、更完整的新的化学工艺过程。经常在高温下运行将是需要的，因为高温对化学平衡有利、对于高热物质的反应器和净化装置的知识知道得不多，对于化合物和溶液的性能也很少了解。高压操作往往是昂贵的，但有时又是唯一可采用的路线，但作为相平衡或化合物热动力学性质估计的一般方法，仍是不完全的。
高分子化学的未来展望
今日，天然和合成的有机高分子都在我们社会的生活中起着重要的作用。有关食品、包装、纺织、纸张、橡胶及塑料等大型和重要的工业，在很大程度上都掌握在高分子化学家和工程师的手中。
目前进行的大规模工业聚合过程的速率，基本上取决于对材料和传热采用的手段。有的聚合过程在实验室中速率可以快10倍，产率高100倍，采用改进的反应器设计及较好的化剂，同样也可在工业操作中达到类似的速度和产率，毫无问题，其中有些改进将会很快付诸于实施中。在多数的现有工业聚合过程中，分子成长很少控制或无控制。其结果好像是一个管理很糟的树林，有的树长得很高，有的树长得很小，还有许多是死的树木。改进反应器的设计和控制技术，不仅可加快速率，并且还可使分子量和分子构型的均一性更好。
由于二十年前Carl S. Marnel对有机纤维进行了基础研究，因此，使今天有机纤维在模数和抗张强度方面优于许多金属，其中包括软钢。因为有机纤维的比重只有1.3，而钢的比重为7.5。它们的强度与重量之比也足以优于钢。如用它来作增强热固性树脂的组成，那么制成的板、棒和管子的强度与金属一样，但耐腐蚀性好，目前，牛奶、汽油和啤酒的槽桶，以及原油、水和天然气体的管道，都由这类材料制成。它们同样还可用来作为帆船和机动快艇的结构材料。通过技术改进和较大规模的工业生产，使它们的性能得到进一步的改善，价格也得到了降低。这表明，大型船只、多数的管道、门、橱、总管盖、汽车护板以及飞机的整个机身等，很快都将用这些增强纤维热固性有机树脂来制造。建筑师们早已对质轻且有非凡的抗机械及化学变化的材料产生很大的兴趣，他们试图利用这些材料来建造巨大的圆屋顶、大厅及塔。1980年的建筑，将使目前的结构在大小、式样、精致等方面相形见绌。
在防治环境污染方面，有机高分子似乎作出重大的贡献。将可用石墨纤维作为筛子来去除精炼厂、钢厂、造纸厂及发电厂等工业废热中的腐蚀性灰尘。这些由有机纤维热解和石墨化而制成的丝和线的刚性和强度，与钢一样。它们可用在温度10000℃以上，且比任何有竞争的金属要轻得多，并耐蚀。
废水净化和回收是一个3级过程。首先，用沉积法或浮选法去除最粗的杂质——悬浮的固体粒子；在这一步中采用有机高分子作为发泡剂和絮凝剂加以改进。第二步，用超滤法消除细似胶态的粒子；最后将溶解的有机和无机物质——盐、酸、气体等用反渗透法去除并回收。目前，海水的工业淡化，城市下水道污水的完全净化以及有价值的有机材料的回收，仅是一种近几年才额外发展的事情。
最近几年，在有机高分子具有阻燃性方面取得了很大的进展。这不仅是由于加入所谓之阻燃化学药品，而且更是采用本身内在的不容易燃烧，在某些情况下完全不燃烧的大分子。这个进展，导致了这些材料在安全服、窗帘、地毯、绝缘喷、屋顶及间壁等方面的应用。
（徐珍娥摘译）
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* 本文摘译Chemical and Engineering news 1976年4月6日，系美国化学会百年纪念专刊摘要。