宇宙中充满了数十亿种化学物质，每种化学物质都蕴含着微小的潜力。而我们只识别出了其中的1%。科学家相信，未被发现的化合物可以帮助消除温室气体，或者像青霉素一样引发医学突破。
但我们首先要弄清楚这一点：化学家并不是不好奇。自从俄罗斯化学家德米特里·门捷列夫(DmitriMendeleev)于1869年发明元素周期表(它基本上就是一个化学家的乐高盒子)以来，科学家们一直在发现有助于定义现代世界的化学物质。我们需要核聚变(原子以光速相互发射)来制造最后少量元素。117号元素Tennessine于2010年以这种方式合成。
但要全面了解化学宇宙，您还需要了解化合物。有些是自然发生的——当然，水是由氢和氧组成的。其他材料，例如尼龙，是在实验室实验中发现并在工厂制造的。
元素由一种类型的原子组成，原子由更小的粒子组成，包括电子和质子。所有化合物均由两个或多个原子组成。尽管可能还存在未发现的元素有待发现，但可能性不大。那么，我们可以用目前已知的118种不同元素乐高积木来制造多少种化合物呢?
大数字
我们可以从制造所有双原子化合物开始。其中有很多：N2(氮气)和O2(氧气)共同构成了我们空气中99%的成分。化学家可能需要大约一年的时间才能制造出一种化合物，理论上有6,903种双原子化合物。所以这是一个化学家们一年的工作只是为了制造每一种可能的双原子化合物。
大约有160万种三原子化合物，例如H20(水)和C02(二氧化碳)，这是伯明翰和爱丁堡人口的总和。一旦我们达到四原子和五原子化合物，我们将需要地球上的每个人都制造三种化合物。为了制造所有这些化合物，我们还需要多次回收宇宙中的所有材料。
但这当然是一种简化。化合物的结构及其稳定性等因素可能会使其变得更加复杂且难以制造。
迄今为止最大的化合物是在2009年制造的，有近300万个原子。我们还不确定它的作用，但类似的化合物可用于保护体内的抗癌药物，直到它们到达正确的位置。
但是等等，化学有规则!
当然不是所有这些化合物都是可能的吗?
确实有规则，但它们有点灵活，这为化合物创造了更多可能性。
即使是单独的“惰性气体”(包括氖气、氩气、氙气和氦气)，它们往往不与任何物质结合，有时也会形成化合物。氢化氩(ArH+)在地球上并不自然存在，但在太空中被发现。科学家们已经能够在实验室中制造出复制深空条件的合成版本。因此，如果您在计算中考虑极端环境，可能的化合物数量就会增加。
信用：对话
碳通常喜欢附着在一到四个其他原子之间，但极少数情况下，在短时间内，五个原子也是可能的。想象一下一辆最多可容纳四人的公共汽车。公交车到站了，人们上下车;当人们移动时，短暂地，公交车上实际上可以有四个以上的人。
一些化学家一生都在尝试制造根据化学规则手册不应该存在的化合物。有时他们会成功。
科学家们必须解决的另一个问题是，他们想要的化合物是否只能存在于太空或极端环境中——想想在热液喷口发现的巨大热量和压力，它们就像间歇泉，但位于海底。
科学家如何寻找新化合物
通常，答案是寻找与已知化合物相关的化合物。有两种主要方法可以做到这一点。一种是采用一种已知的化合物并对其进行一些改变——通过添加、删除或交换一些原子。另一种方法是采用已知的化学反应并使用新的起始材料。这是创作方法相同但产品可能截然不同的情况。这两种方法都是寻找已知未知数的方法。
回到乐高，这就像建造一座房子，然后建造一座略有不同的房子，或者购买新砖块并添加第二层楼。许多化学家的职业生涯都在探索这些化学工厂之一。
但我们如何寻找真正的新化学——即未知的未知?
化学家了解新化合物的一种方法是观察自然世界。1928年，亚历山大·弗莱明(AlexanderFleming)观察到培养皿中的霉菌阻止了细菌的生长，从而发现了青霉素。
十多年后，即1939年，霍华德·弗洛里(HowardFlorey)找到了如何利用霉菌来大量生产青霉素。但花了更长时间，直到1945年，多萝西·克劳福特·霍奇金(DorothyCrowfootHodgkin)才确定了青霉素的化学结构。
这很重要，因为青霉素结构的一部分包含排列成正方形的原子，这是一种不寻常的化学排列，很少有化学家会猜到，而且很难制造。了解青霉素的结构意味着我们知道它的样子并可以寻找它的化学表亲。如果您对青霉素过敏并需要替代抗生素，那么您要感谢CrowfootHodgkin。
如今，确定新化合物的结构要容易得多。CrowfootHodgkin在鉴定青霉素结构时发明的X射线技术至今仍在世界范围内用于研究化合物。医院用来诊断疾病的核磁共振技术也可以用于化合物的结构分析。
但即使化学家猜测出一种与地球上已知的任何化合物无关的全新结构，他们仍然必须制造它，这是困难的部分。弄清楚某种化合物的存在并不能告诉你它的结构如何或者制造它需要什么条件。
对于许多有用的化合物，如青霉素，从霉菌、植物或昆虫中“生长”和提取它们更容易、更便宜。因此，寻找新化学的科学家仍然经常在我们周围世界最微小的角落寻找灵感。