化学专业到底在学什么-就业方向如何

化学专业仿佛是个上世纪的专业,在建国初期,大批有志青年投向科研的怀抱,进入了物理、化学的学习,贡献了自己的青春年华。而后,化学再次广泛出现在大家,尤其是留美学生的讨论中已是60年后。随着《Breaking Bad》的风靡,很多人都关心的一个问题是,是不是学化学的本科毕业生毕业后都能像老白那样靠着瓶瓶罐罐发家致富勇闯天涯?化学到底在学什么?
首先,化学和化工有哪些区别呢?化学最主要的在于理论研究,而化工则是在化学研究的基础上,研究如何有效的放大、催化反应发生,在工业生产中提高产出。当然现在化工在材料,组织工程等方面也和化学和生物的基础研究有相当的重叠。本科的化学必修课程相对比较固定,分别是
1-2门General Chemistry(一般化学化工专业学生都会选择一学期上完的,其它非专业学生会选择两学期上完)
1门 Analytical Chemistry
2门 Organic Chemistry+1门Lab
1门Inorganic Chemistry
2门 Physical Chemistry
虽然看课程,化学的必修专业课不到十门,但是,化学是一门在本科阶段就专业高度细分的课程。一般在大三时,学生就会选择自己将来想要从事的方向,并在这个方向内选修中高级本科课程以及硕士课程。算上配套的必修的物理,生物,生化课程,化学专业本科的必修课程在22门左右,其实工作量还是比较大的。那么,化学到底有哪些细分方向呢

无机化学

无机化学主要是对非碳材料的研究和金属催化剂的研究,而催化剂是化工反应中提高产量的关键因素。我们日常所用的绝大多数日化用品都是有机化学制品,而无机化学中的有机金属催化剂就是我们能大量使用这些日化用品的催化剂。此外,无机化学还会侧重陶瓷等非碳材料的研究,并将之运用在芯片,航空燃料等方面。无机化学在上完必修课后,还需要选修高级无机化学,仪器分析,材料化学,胶体化学,以及研究生级别的课程。

分析化学

分析化学是对化学实验方法的研究,主要包括分离,测定,统计,和精准度分析。在本科阶段,学生会对质谱仪,核磁共振仪和各类色相仪等有深入的了解,并上手运用。进阶的选修课程也往往在仪器分析方面。分析化学虽然听上去基本都靠仪器,但这其实是化学方向里面最吃香的,往往一个分析化学方向的PhD学生在3.5-4年时间就能毕业,比起其他的5-6年来说,培训周期短,而就业面却很广泛,在药厂,质检等机构内都有大量岗位

物理化学

物理化学使用数学和物理方法去预判,模拟化学反应,从而增加化学研究的速度与进展。在现在的物理化学中,计算机的运用被大量引用,数学和编程能力是物化学生的核心能力。而物化学生在本科毕业后的竞争力是非常弱的,因为本科阶段并没有太多的物化的高阶课程,且这些学生虽然是化学毕业的,但是也没有太多的wet lab的操作经历。但是,经过研究生阶段的训练,物化学生因为其核心的数学与编码能力,既可以在物化方面进行专而深的研究,也可以利用其写代码的能力,进入数据分析等金融辅助行业

有机化学

有机化学可能是大家传统印象中“最化学”的化学分支了,确实有机化学的本质就是合成新的产物,而在传统的有机化学方向下,全合成和方法论是两大重要分支。前者用人工合成的方式合成天然的产物,后者通过催化剂,实验条件等将不易发生的反应激活发生。有机化学也是化学里面最苦最累的分支,常年在实验室里没日没夜的做,实验技能也是刚刚的,开得了反应,用得了催化剂,读得懂仪器,基本上是化学里面的全能小行家。当然,它的苦不是说说的,一般一个有机化学方向的PhD的培养时间在6年起步。

生物化学

在化学领域内,Biological Chemistry和Chemical Biology与我们常说的Biochemistry(生化)是两回事,由互相关联。生化研究的是“里”,即生命大分子和小分子本身的固有的相互关系和运作机理,而Chemical Biology研究的是“表”,如何通过人工合成的化学物质,方法去调控固有的生化反应。Chemical Biology并不是一个独立的领域,而是所有化学领域的交叉覆盖。许多化学教授的研究方向里面都标有Chemical Biology,这是因为首先化学就是生命科学中很重要的一部分,解决生命科学遇到的问题也是化学的研究目的之一,第二方面就是因为美国的研究基金大佬NIH (National Institute of Health)只资助那些能够在生命科学中有所转化应用的研究,这共同导致了大量的化学系教授的科研里面都有chemical biology。Chemical Biology的学生在掌握原本的化学技能的同时,也会掌握一定的生物技能,比如细胞培养,蛋白表达,纯化,细胞内外实验,特殊仪器比如流式细胞仪等的使用,会有更全面的研究背景。

化学教育

化学是一个抽象的学科,对于学明白的人,那些概念能够很具象化的出现在眼前,而对于刚刚接触的人来说,化学又过于微观且抽象了,他们很难理解看不到的电子如何在看不到的轨道里运作,也难以体会到化学这个五颜六色的科学所带来的兴趣。化学教育作为化学里面最不受重视的一个分支,就承担了这么一个得道授业解惑的功能,虽然不起眼,但是在基础教育中意义重大
最后,化学是一门实验科学,也就是它高度依赖学生的实验经历,这也导致了化学系的本科生在本科阶段后两年的时间往往都是在实验室度过的。同样,因为它实验科学的属性,导致了化学本科毕业生毕业后在专业领域内只能承担基础技术性岗位,就业面比较狭隘,而绝大多数的学生都会选择继续攻读博士研究生(PhD)来继续在这个领域内的学习。所以,本科学习化学专业,是一个苦并快乐着的方向,前提是要能够想好,自己能否在时间上做出长期的承诺,来完成完整的化学培训。不仅仅化学,所有的基础研究学科都具有这个本质要求。