很多位院士和專家參加執筆的《21世紀的分析化學》(科學出版社，
1999)已對21世紀分析化學的發展做了很全面、很好的展望。國家自然科學基金委也對分
析化學學科的基礎研究的優先資助領域提出很好的建議。我這里想說的是從外行人的視
角，遠遠地、模糊地看分析化學，他看到的是什么呢?
第一，我看到分析化學的地位，越來越重要了。我覺得一門學科的定位是與時俱進的。恩
格斯把19世紀的化學定位為原子的科學，因為化學變化是原子的幾何位置移動，而原子本
身不變的變化。20世紀的化學被定位為分子的科學，因為在這一世紀中化學家合成了二千
多萬種新分子和化合物。
我在2004年6月18日，查了CAS Reg No 登錄的分子數共有6669萬個，平均每天增加20000
個，其中合成新的有機和無機化合物2345萬個，識別的生物分子序列(biosequences)
4324萬個。識別和創造的分子數之比是2：1。所以我覺得21世紀的化學可以定位為“創造
和識別泛分子的科學”。
以前我認為化學的核心是合成化學，現在看來化學的核心任務應該有二個：合成化學與廣
義的分析化學(包括分子識別和序列測定、結構分析、形貌分析。粒度分析和物質成像
等)。分析化學的地位已上升到前所未有的高度。化學的主要應用領域也有二個：材料化
學與生命化學，此外還有環境化學和能源化學等。
近20年來，國內外產生了淡化化學的思潮。“Chemistry is to a large extent
invisible in newspapers, news magazines, TV and radio” (引自《Beyond
Molecular Frontier》, p 184，中譯本《超越分子前沿》，147頁，科學出版社，
2004)。不少社會人士認為化學已是一二百年的老科學，提不出重大的奮斗目標和振奮人
心的大計劃。其實20世紀最偉大的科學工程之一，報刊上廣為宣傳的“人類基因計劃”，
實質上是“人類基因的化學測序計劃”。這一計劃雖是生物學家提出來的，卻是分析化學
家完成的。但分析化學家非常謙虛，很少在報刊上宣傳。
現在到了21世紀，平均每天要分析和識別13000多個生物分子序列，這是分析化學家很大
很光榮的任務。生命分析化學在后基因組學、蛋白質組學、代謝組學等生命科學的前沿領
域中非常重要。我希望化學家、分析化學家要Aggressive，要提出能引起社會重視、領導
關注的重大任務、目標和計劃來。
我的第二點看法是：有少數人認為化學是一堆白菜，提不出世紀難題來。其實根據上述化
學的兩大核心任務和兩大應用領域，就可提出21世紀化學的四大難題：1)合成化學難題
-化學反應和自組裝規律、合成方法學、分離理論及方法。2)分析化學難題。3)材料化
學難題-廣義結構(包括構型、構象、手性、粒子尺度、形狀和形貌等)和廣義性能(包
括物理、化學和功能性質，生物和生理活性等)之間的關系，其中包含納米尺度和性能關
系的特殊規律。4)生命化學難題-生命現象的化學機理。
物理化學、理論化學、計算化學要與合成和分析化學密切結合，為解決這四大難題做出重
大貢獻。
關于分析化學的難題，是我要向分析化學專家請教的問題。從理論層次上，我想分析化學
的難題是：原子、分子、泛分子和電磁場(光子)、電場、磁場，超聲場、離心重力場、
以及其他各種外場相互作用的規律。因為各種分析或識別分子的手段，大部分是依靠物質
與場的相互作用來實現的。充分了解這些規律，就可為發現新的分析方法和改進現有分析
方法提供基礎。另有一大類分析方法是先對樣品中的組份進行分離，再加檢測的方法，例
如各種色譜分析、電泳、質譜分析等。所以分離方法和理論既是合成化學也是分析化學需
要解決的問題。
首先可以把物質與場的各種相互作用分分類，梳理一下現代各種分析方法的基礎是利用什
么相互作用?
第一類是分子在轉動、振動、電子運動等不同的運動過程中發射、吸收、散射(彈性和非
彈性)和衍射各種波段的光子的規律。
第二類是原子的核自旋或電子自旋在磁場作用下，產生核磁矩或電子磁矩能級的分裂，從
而吸收或發射射頻波段(核磁共振儀)或微波波段的光子(順磁共振儀)。
第三類是原子、分子和電子束、中子束、離子束、分子束等相互作用，或再外加激光束。
其中物質與電子束相互作用的儀器稱為電子光學儀器，如透射電鏡、掃描電鏡、電子探
針、電子能譜儀等。物質與中子束相互作用的如中子衍射儀。物質與離子束相互作用的稱
為離子光學儀器，如無機質譜、有機質譜、生物質譜、同位素質譜、離子探針等。以及各
種顯微鏡，如原子力顯微鏡[AFM]，激光力顯微鏡[LFM]，靜電力顯微鏡[EFM]，彈道電子
發射顯微鏡[BEEM]，掃描隧道電位儀[STP]，掃描離子電導顯微鏡[AICM]，掃描近場光學
顯微鏡[SNOM]，光子掃描隧道顯微鏡[PSTM]，掃描探針顯微鏡[SPM]等。
第四類是利用物質的不同組份在各種填料介質(或再外加電場)中不同的擴散速度進行分
離，再分別測定的色譜分析法，如氣相、液相色譜、紙上色層、毛細管電泳、薄層掃描色
譜、離子色譜等。
第五類是化學分析法的四大平衡的發展。四大平衡是利用四對對立物的反應：酸與堿、氧
化劑與還原劑、中心離子與配體、形成沉淀的軟陰離子和軟陽離子。我們可以搜索一下這
樣的對立物還有哪些?第五對是抗體和抗原，它們之間的反應有高度選擇的專一性，并可
與光相互作用，已發展成為發光免疫分析。第六對是酶與底物。第七對是為人體中的十余
萬種蛋白質各配兩把鑰匙，一把開，即激發蛋白質的活性;另一把關，即抑制蛋白質的活
性。第八對是生物分析中的大量新試劑。
第六類是利用其它效應，如壓電效應的傳感器等。
分類以后就可梳理一下，看看有沒有那些領域還未充分開發?例如從波段看，在遠紅外與
微波之間，遠紫外與軟X波段之間之間似乎還有空擋。還有在原有波段上，如把光源改為
激光，往往可使方法有很大改變。
從方法和技術的層面上，分析方法發展的趨勢有：微流控芯片化、在線化、實時化、原位
化、仿生化、智能化、信息化、高靈敏化、高選擇性化、高通量化、無損化、單原子化和
單分子化等。此外還有各種聯用技術和各種批量操作技術，如分析和分離聯用，分析、分
離和合成聯用，組合化學等。其中有我國知識產權的微流控芯片技術應予重點支
持。
在這次我國中長期科學和技術發展規劃的咨詢工作中，很多院士和專家建議國家設立數億
元的專項基金來研究和制造大型分析儀器，改變依靠進口的局面。
從研究對象層面上有：1)生命分析化學;2)材料分析化學;3)環境分析化學;4)礦產
資源分析化學;5) 流程工業中的在線分析和自動調控;6)毒品和安全分析化學;7)宇
宙和星際分析化學等。
流程工業(Process Industry)即化學合成和分離工業，包括石油工業、化工原料、精細
化工和新醫藥產業、化學纖維、合成塑料、合成橡膠等高分子產業、黑色和有色冶金、污
水處理、廢氣凈化、氣體分離、海水淡化等多個行業。我國流程工業占全部制造業的比重
是46.9%，制造業占全部工業GDP的比重是79.69%，占全國GDP的比重是35.75%。
所以化學合成和分離工業的增加值占全國GDP的16.6%，在國民經濟中的地位非常重要。化
學合成工業的最大問題是要綠色化，從環境污染轉化到環境友好，從資源浪費轉化到“原
子經濟”、“循環流程”、“無廢物工藝”，這些都需要高新技術的研究。所以這次中長
期科學和技術發展規劃中，曾經與多名院士聯名建議把“流程工業的綠色化和信息化”作
為一個高新技術發展的重大專項提出來，其中有大量的分析化學問題要解決。
因此現代分析化學的內涵大大擴充了，早已不限于元素的定性和定量分析，而是包括一級
結構序列的分析，高級結構的測定，形貌分析，手性分析，構型、構象分析，單原子和單
分子分析，物質的成像等。
物理化學、理論化學、計算化學要為解決21世紀化學的四大難題做出重要貢獻。計算化學
與分析化學交叉的化學計量學非常重要，可以優化處理分析數據，大幅度提高分析化學的
精確度。
以上初步看法，請同志們指正。祝大家身體健康、萬事如意，為我國分析化學的發展做出
更大的貢獻!
