生活中，人们常会问：“化学是干什么的？”哈佛大学George Whitesides教授的这句话比较恰当地回答了这个问题：“化学决定了你活着和死去的方式。”
化学和我们的生活密切相关。如果用学术的语言描述化学，化学是研究物质的组成结构、性质以及变化规律的一门科学，与我们身边看得见摸得着的物质相关。物质是世界的基础。化学跟很多领域关系非常密切，包括材料、生命、信息、空间等各类学科，是一门核心、实用、富有创造性的科学，是人们认识自然、改造自然，提高人类的生活质量和健康水平的保证，同时又能促进其他学科的发展，推动社会的进步
2001年的诺贝尔化学奖获得者野依良治说：“化学是现代科学的中心，而合成化学又是化学的中心。”化学最重要的两个方面，一个是怎么创造物质，一个是研究物质的性质。在这两者中，核心是分子或者材料的创制，研究化学键活化、断裂重组的规律，这是化学转化的本质；目标是精准，变革和新功能。分子合成彻底改变了人类的生产生活方式。在自然科学各个学科中，只有化学是有工业体系的，因为化学不仅能够制造、分离和纯化出自然界已经存在的物质，还能够创造出具有理想功能性质的、自然界中不存在的物质。化学还可以通过跟其他学科的交叉融合，产生跨学科的前沿交叉领域，这些新的交叉学科领域又对合成化学本身提出了更高的要求，提供了新的机遇。
1828年，德国化学家威廉第一次用人工方法从无机物合成出有机物——尿素，这标志着现代合成化学的诞生。截至2021年5月的数据，人类合成的分子现在已经超过1.5亿种，第1.5亿种化学分子诞生在2021年的5月8号，是一个能够治疗癌症和免疫疾病的分子。由此可见，合成化学为人类社会的发展做出了很大的贡献。基础化学工业的一块钱投入，平均能带来四块钱的GDP，创造的价值是很可观的。举例来说，一个小小的药物分子，一年能创造的价值是100多亿美金。除此之外，分子合成还能创造社会价值，例如青蒿素的发现，在青蒿素的基础上衍生出来双氢青蒿素、蒿甲醚、蒿乙醚琥珀酸酯，这些抗疟药物的源头——青蒿素是拯救上亿人的神药。化学对人类的影响是很大的，就在我们身边，不需要复杂的仪器，所创造的分子就有可能改变世界。大家都知道诺贝尔奖的设立过程：最初的炸药是不安全的，诺贝尔用复合材料做出安全炸药，赚了很多钱，使得人类征服自然的能力提高了，于是设立了诺贝尔奖。合成化学也是一个认知不断的提升的过程，沿着从平面到立体，从小分子到大分子，从简单到复杂的方向发展。100多年来的诺贝尔化学奖的历史，半数以上都与物质的合成或创制有关；2000年以后，诺贝尔化学奖获奖都是跟化学合成或者分子创制有关的。合成化学为人类进步做出了很大的贡献。号称20世纪的六大发明的信息技术、生物技术、核科学与核武器、航空航天导弹、激光技术和纳米技术，如果没有化学合成创造的物质基础，这些技术根本没有办法实现。抗生素、抗菌素在人类历史中起的作用是非常大的。人类的平均寿命在上世纪50年代有比较大的提高。在这之前，一次感冒、一次感染就是致命的，我们对这些疾病和炎症束手无策。而磺胺类药物的发现完全改变了这一现象。磺胺药物的问世标志着合成药物时代的到来，也开创了今天广泛使用的抗生素领域。现在在市场上还有几十种磺胺类的药物。从磺胺的发展历程可以看出合成化学在新药开发过程中所起的作用：科学家可以按照现有分子去不断地设计新结构的分子，让它的性能更好。合成化学和生命科学。生命的过程归根到底是一系列化学变化过程。生物学和医学的研究，都需要理解这些化学变化的过程，需要合成化学来提供物质基础。美国遗传学家宣布第一个人工合成的细胞的问世。它的诞生也是合成化学、分子生物学交叉合作的结果，体现了人类改造自然的无限的能动性。对于农业来说，合成氨作为肥料很重要。古时候农作物的产量，例如小麦，风调雨顺的条件下，亩产最多200斤，而现在亩产800斤，这与合成氨的发展关系很大。合成氨工业结束了人类完全依靠天然氮肥的历史。如果没有合成氨，就无法解决今天80亿人的粮食的问题。此外，三大合成材料的创造彻底改变了人类生活，举例如下：第1个例子，1986年时，美国的航天飞机发生了爆炸，是因为冬天温度降低，其中的一个O形圈发生了收缩，导致其中的可燃液体爆炸。后来换了含氟的材料就解决了这个问题。第2个例子，无论是波音还是空客，这些飞机里大量地使用了合成材料，占了体积的80%左右。目前，我国的的大飞机使用的合成材料占比不到20%，这是会影响到最终的运营成本的。虽然我们现在解决了大飞机从无到有的问题，但是合成材料的效果要好很多，我们在这一方面还有不足。只要能设计出的结构，就能做出来。未来，合成化学的方向将与生物能源材料有关，与绿色健康智能有关，未来的合成化学一定是更加经济的、安全的、环境友好的、节省能源与资源的化学。合成化学与资源环境的未来也密切相关。例如。光伏发电需要合成化学提供光伏材料；液体阳光——甲醇的利用与转化也需要化学来支撑；白色污染变成清洁的燃油，也是一个有前景的研究方向。另外，化学转化的绿色低能耗也很值得研究。例如，合成氨耗掉了全球2%的能源，而科学家一直梦想着在更温和的条件下把氮气变成氨。在材料方面，通过改变催化剂来改变材料性能的研究前景也很可观。在生物技术方面，通过合成化学，我们可以用DNA来存储电子数据，实现生物技术与信息技术的融合。有人做过测算，全世界目前的数据只需214公斤的DNA就能完整记录，这背后的物质基础，合成化学可以提供。未来的合成化学从原料到过程到产品一定是绿色的，这是可持续发展的重要理念。与有待创造的东西相比，已经创造出来的东西是微不足道的。合成可以创造未来，合成可以创造价值，影响和改变世界。
（文章选自《中国化学会》，系中国科学院院士丁奎岭在“千名院士 千场科普”报告会上的报告，题为《合成创造未来》)
化学的神奇魅力可是不是随便说说的，神奇起来让人叹为观止。下面就选用几幅传说中的动图，了解一下化学之美。
1、铁棒与硫酸铜
原理：将除锈处理后的铁棒放入硫酸铜溶液中，铁单质比铜更加活泼，置换出来的铜形成漂亮的松散沉淀。溶液原本是蓝色的（水合铜离子颜色），随着反应进行，蓝色逐渐变淡。
花絮：铜离子本身并没有蓝色，无水硫酸铜是白色粉末。水溶液中蓝色的是六水合铜离子。
2、红与黑
原理：这是“碘钟反应”的一个变种。实验中所用到的三种无色透明溶液（从前到后）分别加入了：
（3）随着碘离子浓度的升高，可溶性的汞盐开始与碘离子形成碘化汞沉淀（橙红色）花絮：这个改良版的反应由两名普林斯顿大学的学生发明，他们在其中加入了汞盐，使这个反应可以先后形成橙红色和黑色，而橙黑配正是普林斯顿大学的代表色。这个反应通常被称为“Old Nassau Reaction”，其中“Old Nassau”指的就是普林斯顿大学。因为颜色的缘故，它也被叫做“万圣节反应”。危险：高。氯化汞毒性很强，吸入、皮肤接触或误食时均有较高风险，请勿在家尝试。
3、锂树银花
原理：这是金属锂燃烧的景象，燃烧过程中固态的金属锂不断熔化，并生成氧化锂。锂的焰色反应为红色，但当剧烈燃烧时火焰呈现一种“亮银色”的状态。
花絮：和其他碱金属一样，锂火不能用水来扑灭，需要专门的干粉灭火剂。
4、人造烟雾
原理：在纸片的不同位置上事先分别滴上了浓盐酸和浓氨水，这两种东西都有极强的挥发性，而它们在空气中相遇也会形成氯化铵，营造出烟雾效果。
花絮：另外一个常见的演示实验“氨气喷泉”展示了这种气体在水中极强的溶解性。当瓶中的氨气接触含有酚酞的水时，它们迅速溶解造成瓶内压强减小，形成粉色的倒吸喷泉：
危险：较低，不过浓盐酸和浓氨水具有刺激性，需要注意通风，避免吸入。
5、聚合泡沫
原理：这是生成聚氨酯泡沫材料的反应，原料包括异氰酸酯、多元醇以及发泡剂等助剂。聚氨酯（PU）是指主链中含有氨基甲酸酯特征单元的一类高分子，它们化学性质稳定，而且力学性能也有很大的可调性，因此在工业和生活中都有广泛的应用。聚氨酯泡沫可以作为保温材料使用。
花絮：举个例子，就能让你体会到聚氨酯的“戏路”有多广：市面上的人造皮革制品大多是聚氨酯材质的，而最常见的非乳胶型避孕套所用的也是聚氨酯，它还可以做成沙发软垫和鞋底。
危险：较低，应注意避免吸入，避免接触皮肤和眼睛。聚氨酯泡沫本身是相当易燃的，因此很多商业产品都会预先加入阻燃剂。
（文章选自《生活中的化学》，在震惊于化学的美丽的同时，无比注意安全，也感谢这些实验者和录制者。)
