化學專業(yè)是干什么的(化學專業(yè)指的是什么)

受訪者來自北京大學化學學院，來這里是為了給想申請化學專業(yè)的同學寫一篇本科化學專業(yè)的介紹。

關(guān)于化學

“什么是化學？”

有的同學可能聽過一個笑話：生物是應用化學，化學是應用物理，物理是應用數(shù)學。雖然這只是一個還原論的玩笑，但它確實提醒我們深入思考其中的關(guān)系：數(shù)學和自然科學有什么區(qū)別？一個人能從一個人的角度來研究另一個人嗎？

在每個尺度上，都有適合該尺度的最佳描述系統(tǒng)。所有的化學現(xiàn)象確實都可以用物理學來解釋，但解釋的成本可能遠遠超出我們的科技水平。在微觀尺度上，薛定諤方程可以精確求解氫原子的波函數(shù)；然而，即使是帶有一個額外電子的氦原子也無法精確解析，更不用說各種多原子分子了。量子化學確實發(fā)展了各種近似計算方法，但對于宏觀系統(tǒng)中阿伏加德羅常數(shù)量級的分子數(shù)量，呈指數(shù)級增長的計算復雜度遠遠超過了全人類的計算能力。

在宏觀層面以下和微觀層面以上之間，化學是這個尺度的語言。在高中甚至大學學習化學知識時，很多學生都有類似的疑惑：為什么化學充滿了特例？正是因為化學中研究的每一種元素都是像“特例”一樣獨特的存在；通過數(shù)千年的實驗，科學家們探索了每種元素的規(guī)律，輔以數(shù)學模型，逐漸構(gòu)建了化學的世界?？颇?。

本科課程介紹

不同學校本科化學專業(yè)培養(yǎng)項目的課程大體相同。

一年級化學專業(yè)的學生首先接觸化學的基礎(chǔ)理論和實驗（普通化學課程）；同時學習數(shù)學計算機基礎(chǔ)課程，作為專業(yè)課程的必備知識。前三年，課程從化學一級學科向下延伸，逐步為各二級學科提供理論和部分實驗課程；每個學生還可以根據(jù)自己的興趣選擇學科細分或難度。高級選修課。

此外，學校一般開設英語、體育、政治等公共必修課，以及全校各專業(yè)的通識選修課。

畢業(yè)前的大四，時間主要分配在科學研究而不是課程上。本科生通常需要在實驗室完成畢業(yè)設計。這方面的詳細內(nèi)容請參見后面的實驗與科學研究部分。

以下是各專業(yè)課程的詳細介紹：

基礎(chǔ)專業(yè)課

通常在大一完成，包括數(shù)學、物理、化學和計算機的基礎(chǔ)知識。這些課程是后續(xù)深入學習專業(yè)課程的重要基礎(chǔ)。另一方面，他們還構(gòu)建了自然科學的整體知識框架。

其中，非化學課程包括高等數(shù)學、線性代數(shù)、普通物理、計算概論等。化學課程包括普通化學原理和普通化學實驗。這兩門課程可以看作是從高中化學的各個知識點出發(fā)，將其中的知識點串聯(lián)起來，并加以延伸，成為本學科知識體系的基石。作為每門實驗課程的前奏，大一通常都會有化學實驗室安全培訓課程。

此外，此類課程通常涵蓋了物理、生物、材料、計算機、環(huán)境等鄰近學科的一些專業(yè)必修基礎(chǔ)課程，因此想要轉(zhuǎn)專業(yè)的學生在這一年里會有更多的選擇和思考時間。

核心專業(yè)課

通常是大三第二學期到第一學期的必修課。根據(jù)不同學校的教學計劃可能會有差異。如果有閑余能力，可以選擇提前學習。這些課程包括理論課和實驗課，教授化學下各二級學科的基礎(chǔ)知識，如有機化學、無機化學、物理化學、分析化學、生物化學等。每個研究方向或多或少都是綜合性的。應該掌握的知識。

在這個階段，學生將逐漸更全面地了解化學的各個方向，并據(jù)此確定后續(xù)課程和科學研究的方向。

細分專業(yè)課

通常是本科后半段的選修課，包括各個二級學科或其他專業(yè)，或二級學科下的細分專業(yè)的高級知識。您選修哪些課程取決于您的興趣和方向。其中化學課程難度較大，更接近科學研究，因此不同院校根據(jù)研究重點和師資的不同，開設的課程可能會有很大差異。以我就讀的北京大學化學學院培訓項目中的課程為例：

高級知識類：中級有機化學、中級無機化學、中級物理化學、中級結(jié)構(gòu)化學及其實驗課程；

細分學科類別：有機金屬化學、立體化學、有機光譜分析、物理有機化學、藥物化學、儀器分析、色譜分析、分子光譜、量子化學、化工原理、環(huán)境化學、材料化學、高分子化學、電化學、界面化學、膠體化學、催化化學、納米化學、放射化學等；

其他專業(yè)類別：數(shù)學方法、量子力學、固體物理、分子生物學、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法等。

實驗與科研

實驗安全

俗話說，化學就是嘗試，化學專業(yè)的大部分方向都離不開實驗。與其他專業(yè)相比，化學可能不是課程最多的專業(yè)；但由于實驗課程的存在，化學專業(yè)的學時略高于大多數(shù)理工科專業(yè)。以北京大學化學學院為例，前三年共有十門左右的必修或選修實驗課程，每周一到三天，每次5-8小時的實驗課程；每門課程都要求寫一份實驗報告。對于從中學開始就對化學實驗感興趣的學生來說，可能會在玩的過程中享受其中；但沒接觸過的同學在選擇專業(yè)時可能需要做好心理準備。

不可否認，化學實驗確實是危險的。近十年來，國內(nèi)高校每年都會發(fā)生一兩起大規(guī)?；瘜W實驗事故。但詳細分析原因發(fā)現(xiàn)，化學實驗室事故幾乎都是由于操作嚴重不規(guī)范造成的，如使用高度易燃物質(zhì)時未穿防火實驗服、高壓設備不按規(guī)范操作、活性金屬粉末等。隨意堆放、強氧化劑和大量還原劑混入等現(xiàn)象應完全避免。

不同類型的實驗具有不同的風險，因此將采取相應的措施來確保安全的工作環(huán)境。各種揮發(fā)性有機化合物是有機等實驗室常用的，具有一定的毒性，因此每個實驗站都配備了通風柜，以保證蒸汽不會逸入室內(nèi)。放射化學實驗室的要求更加嚴格。放射性作業(yè)區(qū)域的劑量檢測設備能夠確保盡快發(fā)現(xiàn)隱患，并定期組織實驗室成員進行身體檢查。大多數(shù)無機、儀器分析、生物等實驗室都相對安全。

退一步講，對于本科教學實驗來說，沒有必要考慮那么多。本科教學實驗設計時充分考慮實驗安全，盡可能避免有害物質(zhì)的使用和操作，用更安全的替代方案完成教學目的。畢竟，很多學生都是第一次接觸實驗。因此，在申請專業(yè)方面，建議學生以專業(yè)興趣、課程難度、畢業(yè)去向等作為主要考慮因素，不要擔心“本科生做化學實驗是否危險”。

本科生科研

大多數(shù)學校的化學專業(yè)要求學生在高年級加入研究小組，完成畢業(yè)設計并撰寫畢業(yè)論文。