本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定代表《大眾科學》的觀點
《化學與工程新聞》(C&EN) 是美國化學學會和化學界的旗艦雜誌，今年正值創刊90週年，慶祝創刊90週年。我只能想象，如果1923年的編輯們能夠見證2013年純粹化學和應用化學的狀態，他們會感到多麼困惑和敬畏。我仍然記得津津有味地閱讀該雜誌在其創刊75週年時發表的文章，而這次週年紀念也提供了一些關於各種主題的有見地的觀點；僅舉幾例，如催化、結構生物學和計算化學。我強烈建議閱讀其中的每一篇文章，以瞭解化學中一些最重要的概念和應用是如何隨著時代發展的。
雜誌上有一篇文章記錄了化學中最重要的概念——化學鍵——是如何發生轉變的；從模糊不清，到嚴格定義，再到再次模糊不清（儘管意義非常不同）。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道： 訂閱。透過購買訂閱，您將有助於確保未來能夠持續產出關於塑造我們當今世界的發現和思想的具有影響力的故事。
諾貝爾獎得主羅爾德·霍夫曼對“化學鍵”發表了富有洞察力的評論：
“我的建議是：將這個概念推向極限。瞭解現有的不同實驗和理論測量方法。接受在極限情況下，根據某些標準，一個鍵仍然是一個鍵，但可能不符合其他標準。尊重化學傳統，放輕鬆，不要為這個概念無法明確定義而唉聲嘆氣，而要享受這個想法的模糊豐富性。”
從更廣闊的角度來看，這90年間化學的變化是驚人的。1923年，化學工業已經構成了日常生活的基石，但人們對於如何以理性的方式利用化學科學的概念和產品知之甚少。自1923年以來，我們對純粹化學（化學鍵）和應用化學（合成）最重要方面的知識的增長，超越了化學創始人的最狂野的夢想。
如果我們要指出這90年間化學領域的兩項真正可以被描述為“正規化轉變”的發展，那就是對鍵合的理論理解和儀器分析的革命。正如我和其他人之前論證的那樣，與物理學不同，化學更偏向“加利索尼亞式”而非“庫恩式”，其標誌性成就在於對新儀器技術的依賴，與對概念飛躍的依賴程度相當。
化學領域最重要的兩項實驗進展——X射線衍射和核磁共振——都來自物理學，但正是化學家將這些概念磨練成常規實驗室工具，用於測定種類繁多的物質的結構，從食鹽到核糖體。這兩項發展對化學、生物學、醫學和材料科學的影響怎麼強調都不過分；它們將分子結構測定的艱鉅任務從數月縮短到數小時，使我們能夠找出新型藥物、塑膠和紡織品的性質，並且現在每個研究生每天都在使用它們來探測物質的結構併合成新的物質形態。其他發展，如紅外光譜、電子衍射、原子力顯微鏡和單分子光譜學，正在將化學推向新的方向。
化學領域最重要的理論發展也源於物理學，但其進步再次證明了化學家在充當概念與應用之間的調解人方面發揮著核心作用。這也說明了一個關於還原論和試圖將化學還原為物理學的缺點的關鍵點。化學鍵是一個抽象概念，可以追溯到原子之間的“親和力”（當用圖示表示時，充滿了鉤子和眼睛）。但正是在1923年，偉大的美國化學家吉爾伯特·牛頓·路易斯提出了原子共享電子的觀點。這是一個革命性的想法，為萊納斯·鮑林、約翰·斯萊特、羅伯特·馬利肯、約翰·波普爾等人利用新開發的量子力學機制將定性原理塑造為精確的定量工具鋪平了道路，藉助現代計算技術的發展，現在化學家可以常規地計算和預測任何數量的化學物質的重要性質。
然而，化學鍵的衍生意義誘惑和迷惑著物理學家，當他們試圖過於精確地定義化學鍵時，化學鍵總是會從他們的掌握中溜走。羅爾德·霍夫曼的上述引言將問題放在了正確的角度；當您試圖將芳香性、疏水效應、空間效應和極性等典型的化學概念推向極限，並試圖用亞原子物理學來定義它們時，這些概念會“邊緣模糊”（用霍夫曼的話說）。化學是湧現學科的一個很好的例子。它源於物理學，但又獨立於物理學，在發展過程中依賴於自身層面的基本定義。
化學鍵和化學的其他理論方面促進了化學家所從事的一項活動的發展，社會是這項活動的最大受益者——合成的科學、藝術和商業。每一種沐浴、穿著、餵養、溫暖、運輸和治癒我們的分子，要麼是使用化學技術從自然界中提取的，要麼是在化學實驗室中合成製造的。這些物質的社會影響難以低估；即使是避孕藥、抗生素或尼龍等少數幾種物質的抽樣，也證明了化學徹底改變我們生活的強大力量。
1923年，合成還是一個隨意的過程，我們幾乎不瞭解如何理性地進行合成。所有這一切都在20世紀50年代和60年代發生了變化，當時由傳奇有機化學家羅伯特·伯恩斯·伍德沃德領導的一批先驅科學家徹底改變了這一過程，並將合成磨練成一門精確的理性科學，它利用化學反應的過程、軌道的排列、新型化學試劑的開發以及分子的三維形狀。隨著有機合成的發展，高效精確的催化劑和有機金屬化學學科的蓬勃發展也隨之而來。許多諾貝爾獎都頒給了這些開創性的發現，但沒有一項能超過合成將繼續對我們的生活方式產生的巨大影響。
正如我們不可避免地接受科學和技術一樣，隨著進步也帶來了問題，化學家不得不處理諸如環境汙染、藥物副作用和公眾對化學的看法等問題。可以肯定地說，大多數化學家都清楚地意識到了這些問題，並正在努力解決這些問題。他們認識到知識伴隨著責任，他們為減輕錯誤應用他們的科學所造成的弊端而承擔的責任超越了他們狹隘的專業利益，並涵蓋了他們作為公民的職責。
在新世紀，化學繼續在其過去的基礎上發展，化學家繼續突破其邊界。《化學與工程新聞》的編輯們在1923年不會預見的另一個變化是化學完全融入生物學、醫學和工程學等其他學科，並作為真正的“中心科學”走向成熟。今天，化學深入滲透到我們生活的方方面面。文明面臨的主要問題——清潔和充足的食物和水、醫療保健、國家安全、人口過剩、貧困、氣候變化和能源——都離不開化學知識的解決。簡而言之，一個沒有化學的世界將是一個我們無法想象的世界，我們都應該歡迎並將化學科學的發展融入到我們的物質和道德世界觀中。