结构化学是化学的一个分支领域，专注于研究物质分子的构型与组成的相互关系，以及结构与各种运动的相互影响。这门学科不仅探讨物质的微观结构与其宏观性能间的相互关系，还是阐述这种关系的基础学科。结构化学不仅与其他化学学科紧密相连，还在生物科学、地质科学、材料科学和医药学等领域发挥重要作用。随着多个与物质结构相关的化学数据库的建立，结构化学逐渐受到农业科学家和化工工程师的关注。

历史沿革

结构化学的历史可以追溯到早期对物质化学结构知识的积累，这些知识来源于对物质元素组成和化学性质的研究。当时的化学家们通过对物质组成的规律性认识，如定比定律、倍比定律等进行了概括。随着化学反应当量的测定，他们提出了“化合价”的概念，以此来解释物质组成的规律。然而，对于原子如何形成分子以及原子在分子中的排布方式，当时的化学家并不清楚。结构化学的诞生与有机化合物分子组成的研究密不可分。有机化学发展的初期，人们观察到了一系列有机物分子中碳呈四面体化合价的规律。为了解释有机物组成的多样性，提出了碳链结构及碳链的键饱和性理论。后来，有机物同分异构现象、有机官能团结构和旋光异构现象等研究，为早期结构化学的研究提供了实证支持，促进了化学家从立体构型的角度理解物质的化学组成和化学性质，并从中总结出了一些有关物质化学结构的规律性，为现代结构化学的出现奠定了基础。

理论基础

量子化学是近代结构化学的重要理论基础。量子化学中的价键理论、分子轨道理论以及配位场理论等，不仅能用来阐明物质分子的构成和原子的空间排布，还能揭示微观结构与宏观性能之间的联系。随着量子化学计算方法的发展和完善，以及高速电子计算机的应用，现在已经有能力利用量子化学方法进行特殊材料的“分子设计”和制备方法的探索，从而将结构化学理论提升至新的高度。

学科进展

结构化学已经成为了一门与其他化学学科紧密联系的学科，并且与生物科学、地质科学、材料科学等多个领域的研究相互关联、相互配合、相互促进。随着多个与物质结构相关的化学数据库的建立，结构化学越来越受到农业科学家和化工工程师的重视。结构化学的研究主要包括以下几个方面：

新构型化合物的结构化学

新构型化合物的结构化学研究，尤其是原子簇结构化学和有机金属化合物的结构化学研究，正变得日益活跃。这类研究涉及到“化学模拟生物固氮”等理论研究中极其重要的课题，以及寻找新型高效工业催化剂等与工农业生产息息相关的问题。在天然产物的结构化学研究中，天然药物，尤其是具有抗癌活性的有效成分的研究，有望为人类战胜癌症做出重要贡献。蛋白质的空间结构研究虽然难度较大，但仍是一个既有理论意义又有实际应用价值的课题。

稀土元素的结构化学

稀土元素的结构化学与中国丰富的稀土元素资源的综合利用关系密切。在理论上，它与4f电子的轨道函数相关。有关的研究对中国稀土工业的发展具有重要意义。

表面结构和表面化学反应

表面结构和表面化学反应的研究与工业生产上的非均相催化反应关系密切，有关的研究对于工业催化剂，尤其是合成氨等工业生产用的新型催化剂的研制具有理论指导的作用。

激光光谱学和激光化学

激光光谱学和激光化学的研究，对于快速动态结构和快速化学反应动态过程等研究方法的建立有着深远的影响，并且可能导致新的结构化学研究手段的建立。激光作用下的化学反应过程更具独特性。

结构化学的信息工程

结构化学的信息工程研究能充分利用电子计算机的高速、高效率，充分发挥结构化学数据库的作用，对于新的半经验理论和新的结构化学理论的提出将有重大影响。有关方法的建立将对于“分子设计”的实现起到重要作用。

测定方法

近代测定物质微观结构的实验物理方法的建立，对于结构化学的发展起到了决定性的推动作用。X射线衍射方法和原理上相似的中子衍射、电子衍射等方法的发现和发展，极大地丰富了人们对物质分子（尤其是在晶体中的分子）中原子空间排布的认识，并提供了数十万种晶体和分子结构的可靠结构数据。对于较复杂的化合物晶体，也通过衍射法测定了键长、键角等基本参数，发现了原子之间键合方式的多样性和在不同聚集状态下分子间作用力方式的多样性。通过晶体衍射的研究，使人们能够从分子和晶体结构的角度解释这些物质在晶态下的物理性质（如光学性质和电学性质）。