Тенденции развития естествознания в химии

Изучение истории химии и анализ ее состояния в настоящее время позволяют сформулировать общие тенденции ее развития в будущем, а также определить целый ряд конкретных задач, решение которых диктуется потребностями сегодняшней практики.

Представляется, что общее развитие химии будет происходить по трем основным направлениям.

В области фундаментальных исследований по-прежнему одной из главных задач остается разработка теорий катализа, поскольку удельный вес каталитических процессов в промышленном производстве новых веществ достигает 80%.

Из других направлений следует указать такие, как разработка теорий химических процессов при сверхвысоких давлениях. Пока что практически отсутствует теория магнетохимии. В начальном состоянии находятся теории плазмохимии, радиоционной химии и теории управления многими важными химическими процессами.

Весьма важным также является изучение неравновесных систем, что позволит прояснить многие вопросы механизма эволюции в неживой природе.

В области экспериментальных работ в химии получат дальнейшее развитие новые физические методы исследований. В этом отношении уже сейчас видны, например, следующие перспективные направления.

Использование молекулярных пучков и лазеров позволяет продлить временной интервал вплоть до 10⁻¹⁴ с и таким образом проследить весь процесс химических реакций через переходные состояния до конечных продуктов.

Для изучения молекулярных структур очевидным перспективным направлением является использование синхронного излучения, импульсной высокочастотной техники, а также всех видов ионизирующих излучений.

Важными средствами исследования по-прежнему будут рентгеноструктурный анализ, ЯМР, электронный парамагнитный резонанс (ЭПМР), томография в условиях экстремальных состояний реагирующих химических веществ.

Поиск новых источников энергии, а также механизмов и процессов для создания технологий замкнутых, экологически чистых систем с целью замены старых и получения новых экологически чистых веществ.

В первом случае важным направлением является изучение и использование способов преобразования солнечной энергии в химическую, т. е. механизмов фотосинтеза. Есть все основания полагать, что в недалеком будущем можно будет осуществить фотосинтез с высоким КПД (около 50%).

Одной из экологических проблем в последние десятилетия стала необходимость утилизации радиоактивных отходов атомной промышленности.

Сейчас ясно, что в ближайшей перспективе хранилища атомных изотопов могут превратиться в места производства ценнейших элементов — платиноидов. Радиохимии предстоит в скором времени решить задачу выделения этих ценных металлов и очистки их от радиоактивных примесей.

Это, в частности, синтез кремнийорганических соединений, использование плазменных установок для производства металлобетона, создание на основе кремния новых полупроводников и высокотемпературных сверхпроводников.

И в заключение хочется отметить одно важное направление в развитии будущей химии. Это решение проблем, связанных с генной инженерией. Химии предстоит синтезировать многие гены, введение которых в ткани растений и животных позволит управлять различными биохимическими процессами в них.

Одной из таких задач является синтез аммиака в растениях путем прямого усвоения азота из воздуха. В данном случае путем генной инженерии в растения должен вводиться азотофиксирующий ген. Решение этой проблемы приведет к подлинной революции в сельском хозяйстве.

Можно указать также и другие примеры решения важных задач в этом направлении.

Из всего сказанного ясно, что химии предстоит внести большой вклад в решение теоретических и практических проблем естествознания.