Нерешённые проблемы химии

Поделись знанием:
Перейти к: навигация, поиск

К нерешенным проблемам химии чаще всего относятся вопросы типа: «Можно ли создать химическое соединение Х», «Можно ли его разложить?», «Можно ли очистить его от примесей?» и т. д. Подобные проблемы обычно решаются достаточно быстро. Однако существуют ряд куда более сложных вопросов и проблем в химии, многие из которых до сих пор не были решены и являются областью активного исследования. В химии проблема считается нерешенной, если эксперт в этой области считает проблему нерешенной, либо если несколько экспертов расходятся во мнениях по поводу её решения. В данной статье приводится список таких проблем.





Проблемы органической химии

  • Сольволиз норборнильного катиона: Почему норборнильный катион так устойчив? Является ли симметричным? Если да, то почему? Для незамещённого норборнильного катиона ответы на все поставленные вопросы уже были найдены. Ситуация с замещённым катионом остается неясной.
  • Каково происхождение барьера вращения вокруг связи в этане - стерические препятствия или гиперконъюгация (сверхсопряжение)?
  • Каково происхождение альфа-эффекта? Нуклеофилы с электроотрицательным атомом или же одной и более неподеленной парой, смежной нуклеофильному центру, особенно реакционноспособны.
  • В водных реакциях: Почему некоторые органические реакции ускоряются на водно-органических поверхностях?[1]

Проблемы биохимии

  • «Лучше, чем идеальные» энзимы: Почему скорость реакций с некоторыми энзимами выше, чем скорость диффузии?[2] См. Кинетика энзимов.
  • Каково происхождение гомохиральности в аминокислотах и сахарах?
  • Фолдинг белка: Можно ли предсказать вторичную, третичную или же четвертичную структуру полипептидной цепи, основываясь только на информации о последовательности полипептидов и условиях среды? Обратная сторона вопроса: Является ли возможным спроектировать полипептидный ряд, который примет данную структуру при определенных условиях среды?[3][4]
  • Фолдинг РНК: Можно ли в точности предсказать вторичную, третичную или же четвертичную структуру полирибонуклеиновой кислоты, основываясь на первичной последовательности и условиях среды?
  • Химическая картина происхождения Жизни: Как неживые химические соединения образовали сложные, самовоспроизводящиеся формы жизни?

Проблемы физической химии

  • Что представляет собой электронная структура высокотемпературных сверхпроводников в различных точках фазовой диаграммы? Можно ли довести переходную температуру до комнатной температуры? См. Сверхпроводимость.
  • Ионная сверхпроводимость электролитов или сверхпроводимость второго рода. Теоретически предсказанная, но ни разу не наблюдавшаяся.
  • Фейнманиум: Что будет происходить с химическим элементом, атомный номер которого окажется выше 137, вследствие чего 1s1-электрону придется двигаться со скоростью, превышающей скорость света (согласно модели атома Бора)? Является ли «Фейнманиум» последним химическим элементом, способным существовать физически? Проблема может проявиться приблизительно на 137 элементе, где расширение дистрибуции заряда ядра достигает финальной точки. Смотрите статью Расширенная периодическая таблица элементов и секцию Relativistic effects.
  • Как можно наиболее эффективно преобразовать электромагнитную энергию (фотоны) в химическую? (Например, путём расщепления воды на водород и кислород, используя солнечную энергию)[5][6]
  • Какова природа связей в гипервалентных молекулах?
  • Возможно ли создание Единой теории катализа (ЕТК)?
  • Структура воды: По данным Science Magazine (2005), одной из 100 главных нерешенных проблем науки явялется вопрос о том, как одни молекулы воды формируют водородные связи с другими своими соседями там, где их много.[3] См. Водный кластер.
  • Какой процесс создает септарию в септарных узлах?
  • Возможно ли создать механизмы для любых каталитических процессов? Многие механизмы, предложенные для каталитических процессов, с трудом поддаются пониманию и зачастую не объясняют природу всех сопровождающих явлений.
  • Проблема теоретического расчёта процентного выхода продуктов в региоселективных реакциях (например, расчёт процентного содержания изомерных продуктов при хлорировании толуола).
  • Какими новыми способами можно искусственно синтезировать ядра химических элементов, не имеющих стабильных изотопов, а также какими методами можно получить высокую точность регистрации получаемых элементов с короткоживущими изотопами?
  • Возможны ли широкое применение звукохимических реакций и сонолюминесценции в химической промышленности?
  • Каковы теоретические методы расчёта pH кислот без проведения эксперимента? Возможно ли синтезировать самую сильную суперкислоту?

Напишите отзыв о статье "Нерешённые проблемы химии"

Примечания

  1. [www3.interscience.wiley.com/cgi-bin/fulltext/110473968/HTMLSTART Unique Reactivity of Organic Compounds in Aqueous Suspension] Sridhar Narayan, John Muldoon, M. G. Finn, Valery V. Fokin, Hartmuth C. Kolb, K. Barry Sharpless Angew. Chem. Int. Ed. 21/2005 p 3157
  2. Hsieh M, Brenowitz M (August 1997). «[www.jbc.org/cgi/pmidlookup?view=long&pmid=9268351 Comparison of the DNA association kinetics of the Lac repressor tetramer, its dimeric mutant LacIadi, and the native dimeric Gal repressor]». J. Biol. Chem. 272 (35): 22092–6. DOI:10.1074/jbc.272.35.22092. PMID 9268351.
  3. 1 2 (July 2005) «[www.sciencemag.org/cgi/content/full/309/5731/78b So much more to know]». Science 309 (5731): 78–102. DOI:10.1126/science.309.5731.78b. PMID 15994524.
  4. [ocw.mit.edu/NR/rdonlyres/Biology/7-88JProtein-Folding-ProblemFall2003/2E446AD3-5702-49F1-9B95-9DC298E2ACB3/0/lec01.pdf MIT OpenCourseWare 7.88J / 5.48J / 7.24J / 10.543J Protein Folding Problem, Fall 2003 Lecture Notes - 1](недоступная ссылка — история) (2003).
  5. Duffie John A. Solar Engineering of Thermal Processes. — Wiley-Interscience. — P. 928. — ISBN 978-0471698678.
  6. Brabec Christoph. Organic Photovoltaics: Concepts and Realization. — Springer. — P. 300. — ISBN 978-3540004059.

Ссылки

  • [www.sfc.fr/10-problems-for-chemistry.htm 10 problems for Chemistry in the 21st Century] — French Chemical Society
  • (1 July 2005) «[www.sciencemag.org/sciext/125th/ First 25 of 125 big questions that face scientific inquiry over the next quarter-century]». Science 309 (125th Anniversary).
  • (July 2005) «[www.sciencemag.org/cgi/content/full/309/5731/78b So much more to know — Next 100 of 125 big questions that face scientific inquiry over the next quarter-century]». Science 309 (5731): 78–102. DOI:10.1126/science.309.5731.78b. PMID 15994524.
  • [www.chbmeng.ohio-state.edu/centennial/tirrell.pdf Unsolved Problems in Nanotechnology: Chemical Processing by Self-Assembly — Matthew Tirrell] — Departments of Chemical Engineering and Materials, Materials Research Laboratory, California NanoSystems Institute, University of California, Santa Barbara


Отрывок, характеризующий Нерешённые проблемы химии

– Qui etes vous? [Кто вы такой?]
Пьер молчал оттого, что не в силах был выговорить слова. Даву для Пьера не был просто французский генерал; для Пьера Даву был известный своей жестокостью человек. Глядя на холодное лицо Даву, который, как строгий учитель, соглашался до времени иметь терпение и ждать ответа, Пьер чувствовал, что всякая секунда промедления могла стоить ему жизни; но он не знал, что сказать. Сказать то же, что он говорил на первом допросе, он не решался; открыть свое звание и положение было и опасно и стыдно. Пьер молчал. Но прежде чем Пьер успел на что нибудь решиться, Даву приподнял голову, приподнял очки на лоб, прищурил глаза и пристально посмотрел на Пьера.
– Я знаю этого человека, – мерным, холодным голосом, очевидно рассчитанным для того, чтобы испугать Пьера, сказал он. Холод, пробежавший прежде по спине Пьера, охватил его голову, как тисками.
– Mon general, vous ne pouvez pas me connaitre, je ne vous ai jamais vu… [Вы не могли меня знать, генерал, я никогда не видал вас.]
– C'est un espion russe, [Это русский шпион,] – перебил его Даву, обращаясь к другому генералу, бывшему в комнате и которого не заметил Пьер. И Даву отвернулся. С неожиданным раскатом в голосе Пьер вдруг быстро заговорил.
– Non, Monseigneur, – сказал он, неожиданно вспомнив, что Даву был герцог. – Non, Monseigneur, vous n'avez pas pu me connaitre. Je suis un officier militionnaire et je n'ai pas quitte Moscou. [Нет, ваше высочество… Нет, ваше высочество, вы не могли меня знать. Я офицер милиции, и я не выезжал из Москвы.]
– Votre nom? [Ваше имя?] – повторил Даву.
– Besouhof. [Безухов.]
– Qu'est ce qui me prouvera que vous ne mentez pas? [Кто мне докажет, что вы не лжете?]
– Monseigneur! [Ваше высочество!] – вскрикнул Пьер не обиженным, но умоляющим голосом.
Даву поднял глаза и пристально посмотрел на Пьера. Несколько секунд они смотрели друг на друга, и этот взгляд спас Пьера. В этом взгляде, помимо всех условий войны и суда, между этими двумя людьми установились человеческие отношения. Оба они в эту одну минуту смутно перечувствовали бесчисленное количество вещей и поняли, что они оба дети человечества, что они братья.
В первом взгляде для Даву, приподнявшего только голову от своего списка, где людские дела и жизнь назывались нумерами, Пьер был только обстоятельство; и, не взяв на совесть дурного поступка, Даву застрелил бы его; но теперь уже он видел в нем человека. Он задумался на мгновение.
– Comment me prouverez vous la verite de ce que vous me dites? [Чем вы докажете мне справедливость ваших слов?] – сказал Даву холодно.
Пьер вспомнил Рамбаля и назвал его полк, и фамилию, и улицу, на которой был дом.
– Vous n'etes pas ce que vous dites, [Вы не то, что вы говорите.] – опять сказал Даву.
Пьер дрожащим, прерывающимся голосом стал приводить доказательства справедливости своего показания.
Но в это время вошел адъютант и что то доложил Даву.
Даву вдруг просиял при известии, сообщенном адъютантом, и стал застегиваться. Он, видимо, совсем забыл о Пьере.
Когда адъютант напомнил ему о пленном, он, нахмурившись, кивнул в сторону Пьера и сказал, чтобы его вели. Но куда должны были его вести – Пьер не знал: назад в балаган или на приготовленное место казни, которое, проходя по Девичьему полю, ему показывали товарищи.
Он обернул голову и видел, что адъютант переспрашивал что то.
– Oui, sans doute! [Да, разумеется!] – сказал Даву, но что «да», Пьер не знал.
Пьер не помнил, как, долго ли он шел и куда. Он, в состоянии совершенного бессмыслия и отупления, ничего не видя вокруг себя, передвигал ногами вместе с другими до тех пор, пока все остановились, и он остановился. Одна мысль за все это время была в голове Пьера. Это была мысль о том: кто, кто же, наконец, приговорил его к казни. Это были не те люди, которые допрашивали его в комиссии: из них ни один не хотел и, очевидно, не мог этого сделать. Это был не Даву, который так человечески посмотрел на него. Еще бы одна минута, и Даву понял бы, что они делают дурно, но этой минуте помешал адъютант, который вошел. И адъютант этот, очевидно, не хотел ничего худого, но он мог бы не войти. Кто же это, наконец, казнил, убивал, лишал жизни его – Пьера со всеми его воспоминаниями, стремлениями, надеждами, мыслями? Кто делал это? И Пьер чувствовал, что это был никто.
Это был порядок, склад обстоятельств.
Порядок какой то убивал его – Пьера, лишал его жизни, всего, уничтожал его.


От дома князя Щербатова пленных повели прямо вниз по Девичьему полю, левее Девичьего монастыря и подвели к огороду, на котором стоял столб. За столбом была вырыта большая яма с свежевыкопанной землей, и около ямы и столба полукругом стояла большая толпа народа. Толпа состояла из малого числа русских и большого числа наполеоновских войск вне строя: немцев, итальянцев и французов в разнородных мундирах. Справа и слева столба стояли фронты французских войск в синих мундирах с красными эполетами, в штиблетах и киверах.
Преступников расставили по известному порядку, который был в списке (Пьер стоял шестым), и подвели к столбу. Несколько барабанов вдруг ударили с двух сторон, и Пьер почувствовал, что с этим звуком как будто оторвалась часть его души. Он потерял способность думать и соображать. Он только мог видеть и слышать. И только одно желание было у него – желание, чтобы поскорее сделалось что то страшное, что должно было быть сделано. Пьер оглядывался на своих товарищей и рассматривал их.
Два человека с края были бритые острожные. Один высокий, худой; другой черный, мохнатый, мускулистый, с приплюснутым носом. Третий был дворовый, лет сорока пяти, с седеющими волосами и полным, хорошо откормленным телом. Четвертый был мужик, очень красивый, с окладистой русой бородой и черными глазами. Пятый был фабричный, желтый, худой малый, лет восемнадцати, в халате.
Пьер слышал, что французы совещались, как стрелять – по одному или по два? «По два», – холодно спокойно отвечал старший офицер. Сделалось передвижение в рядах солдат, и заметно было, что все торопились, – и торопились не так, как торопятся, чтобы сделать понятное для всех дело, но так, как торопятся, чтобы окончить необходимое, но неприятное и непостижимое дело.