成可變體係所特有的概念，是通過對實際多組分體係進行分析、研究而抽象出來的，不是從熱力學定律導出的；同時，這個式子的得出，也是與化學反應的特點相結合的產物。至於說逸度和活度概念，也不是從熱力學公式直接導出的，而是經過路易斯對熱力學量的本質進行深入分析而提出來的。所有這些都說明，熱力學理論的廣度發展中，增加了新的概念、新的思想和新的內容。
量子力學理論的建立，是物理學理論深度發展的結果；物理學理論的深度發展，建立了新的理論，奠定了新的理論基礎，開拓了繼續前進的道路。量子力學的形式體係之一，是以薛定諤方程為基礎而建立的波動力學體係。這個理論體係一經建立，就引起了許多科學家的注意。海特勒和倫敦首先將其應用於化學領域，處理氫分子，研究氫分子中的化學鍵，奠定了價鍵理論的基礎。量子力學推廣應用於化學領域，麵對的化學體係都是比較複雜的體係，為了能夠用量子力學研究這類複雜的分子體係，量子化學家們想出了各種方法。例如，為了描述處於複雜的相互作用中的電子的運動，隻好將其中一個電子暫時從普遍的相互作用中隔離出來，描述它的運動，接著再描述另一個電子的運動，然後通過迭代過程，把一個個電子聯係起來。這種方法最初由哈欽（hartee）提出，後經福克（Fock）改進，被稱為哈欽——福克方程。休克爾在研究共軛烯烴和芳香性化合物時，對這兩類化合物中的全部電子進行了分析，發現可以將它們分成兩組（即π電子組和σ電子組）分別進行處理；在進行處理時，兩個電子組之間的相互影響與每組內電子之間相互作用相比較，前者是次要的，可以忽略不計。進一步研究還發現，決定共軛烯烴和芳香性化合物性質的，主要是π電子。這樣，就可以將這兩類化合物中電子運動規律的研究，簡化為探索π電子在核與σ鍵所形成的分子骨架中的運動規律。在此基礎上，經過進一步簡化和省略，使得量子力學理論可適用於處理共軛烯烴和芳香性化合物。柯爾鬆利用休克爾的方法計算了很多芳香烴化合物的π鍵鍵級，在鍵級和鍵間距中作了一個極簡單的一次式關係的假定，求得的鍵長和用X射線衍射實驗求得的鍵長很接近。這個事實說明，休克爾和柯爾鬆將量子力學理論用來處理複雜化合物的過程中，經過了分析、簡化、省略和補充假定，才使得量子力學理論比較適用於這兩類化合物。經過分析、簡化、省略和補充假定，量子力學理論改變了形式，成為能夠應用於處理化學對象的形式。理論形式的改變具體體現在方程形式的改變上，應用薛定諤方程處理各種分子，得出了一係列具體方程，如哈欽——福克方程，休克爾方程等。在休克爾之後，又提出了許多不同等級的半經驗計算方法，以及從頭計算法。到70年代，應用量子力學理論和電子計算機，已經能夠對分子的穩定構型、結構參數、光譜數值、鍵解離能、分子內旋轉勢壘、反應熱、聚合能、反應活化能、化學反應速率常數等做出相當可信的非經驗計算了。盡管如此，量子化學理論的發展仍然與化學經驗事實有著密切的聯係。正如福井謙一說的：“對經驗化學的發展起推進作用的量子力學的另一個側麵就不能不是沿著上述經驗化學的方法論的路子去進行了，也就是說，要通過找出作為類推的基本概念而起作用的新的有效的理論概念以及它所驅使的量子力學的理論語言來實現……實驗化學的進步實際上是由於出現了要求產生新的理論概念的經驗事實所致。”
1952年，福井謙一發現，芳香烴受親電試劑進攻時易起取代反應的位置乃是分子中最高占據軌道上電子密度分布亦即該軌道的伸展程度最大的位置，基於這個發現，他強調了特定軌道的作用，這種特定軌道被稱為“前線軌道”，並以此為基礎，建立了前線軌道理論。從這個理論的建立可以看出，一方麵與量子力學的推廣、應用相聯係，另一方麵也與一些概念的提出和確立分不開。首先是電子密度概念，它具有與實驗緊密聯係的性質，它不僅為實驗化學家所熟悉，而且又是理解分子結構和反應性等所不可缺少的概念；而分子中電子密度的分布則是由量子力學的波函數導出來的，電子密度和電子密度分布概念，體現了化學實驗與量子力學理論的密切聯係。其次，前線軌道、最高占據軌道、最低的空軌道等概念的提出，也是建立前線軌道理論所不可缺少的。
這些事實說明，深度發展和廣度發展都是發展。理論的深度發展，是理論發展中的質變，即突破或革命。突破或革命的結果，使理論發展到一個新的水平，躍上一個新台階。理論的廣度發展雖然是新理論的推廣和應用，但是也包含著新內容的生成。總起來說，從理論的深度發展和廣度發展的關係來分析，應當承認化學理論的基礎，在許多重要方麵是物理學發展的結果，不承認物理學理論對化學的基礎性作用是不符合事實的；同時也應當承認，物理學理論向化學領域的擴展，經過與化學事實的結合，經過創造性研究，物理學理論已經改變了原來的形態，具有了化學理論的形態，可以說已經為化學吸收、消化和改造了，成了化學的理論，或者稱為物理化學理論，或者稱為化學物理學理論。因此，不承認化學有自已的理論，或者認為化學隻有經驗事實而沒有理論，甚至認為化學已成為物理學的一個分支，都是不符合事實的。
3.方法論上的啟示
對理論的深度發展和廣度發展的分析，具有重要的方法論意義。
首先，科學理論總是發展的，它不會永遠停留在一個水平上。這就是說，科學理論總是要向深的方向發展，科學理論的深度發展是必然的、不可避免的。科學理論深度發展的結果，是新思想的產生，新概念的提出，新規律的發現，一句話，是新理論的建立。新理論一旦建立，尤其是科學中一些具有基礎性的理論一旦建立，就具有很大的潛力，科學家們很自然地要理解、消化新理論，並試圖用來解釋現象和事實，解決科學麵臨的種種問題。這就是說，新理論的廣度發展從新理論建立時就開始了。因此，理論的廣度發展也是必然的、不可避免的。這就給人以啟示，作為一位科學家，當然包括化學家，應當關注不同領域中的發展趨勢和最新理論成果，應當不斷學習新的科學思想、新的理論和新的方法；同時，還應當善於應用這些成果思考和研究本研究領域中的問題。換句話說，作為一位科學家不僅應當善於推動理論向深度發展，而且應當善於推動理論向廣度發展。化學發展的曆史業已表明，一些化學家或物理學家，在熱力學建立以後，就運用熱力學理論和方法研究化學問題，開創了化學熱力學研究的新領域。當量子力學建立後，海特勒和倫敦應用量子力學理論和方法研究氫分子的化學鍵，由此開辟了量子化學研究的新領域，促使量子化學理論不斷發展和完善。應當強調指出，從已經提出的概念、已經發現的規律和已經形成的理論中，看出解決某個領域中問題的可能性，並明確地提出這種可能性，這本身就是一種創造，就是對科學的一種貢獻。
現代科學正在迅猛發展中，在現代科學中新的思想、新的概念、新的理論層出不窮。不久前，興起了“三論熱”，科學家們饒有興趣地討論係統論、控製論、信息論，現在又在討論耗散結構理論、協同學、混沌理論、超循環論等。許多科學家已經提出了這些理論在不同領域廣泛應用的可能性問題，並正在將這些理論廣泛應用於化學、生物學、地學以及工程技術等研究領域。應當說，上述這些理論的建立，具有深度發展的性質，或者說是理論深度發展的結果。就以耗散結構理論來說，它是在經典熱力學理論和統計力學理論的基礎上發展起來的，從經典熱力學和統計力學理論到耗散結構理論，是一種突破性進展，是理論的深度發展。依據理論的深度發展和廣度發展的規律，化學家們應當關注當代科學理論的進展，充分認識當代科學理論的基礎性和啟發性，並進一步思考和研究化學問題。我們已經看到，有些學者已經在用控製論討論化學問題了。可以期待，隨著當代新理論的應用，化學理論將會有更大的進展。
其次，理論的廣度發展實質上是具有普遍性的原理與某一特殊研究領域的實際相結合的過程，化學理論相對於物理學理論具有廣度發展的性質，化學理論的發展在許多方麵（不是一切方麵，不是全部）是物理學理論（如熱力學理論、量子力學理論、統計力學理論等）與化學研究的實際相結合的過程。結合不是簡單捏合，而是有機的“溶合”，溶合中產生新內容，因此，結合是一種創造，結合過程是一種創造性研究的過程。
將物理學理論或其他基礎性理論應用於化學研究，在方法論上需要注意兩個問題。
第一個問題是應用的根據。一種新理論特別是具有基礎性、普遍性或綜合性的理論問世以後，最大限度地發揮它的理論潛力，將其加以推廣和應用，這是促進化學及其他科學進步的一個重要因素，如果不這樣做，或由於受片麵分工的限製，囿於一個狹窄的專業範圍，對其他領域的理論成就不聞不問，對化學的發展是不利的。引用其他領域（包括物理學中）的理論研究化學問題，首先需要試探，在試探中決定取舍，這是大多數理論化學家實際走過的、現在正在走著的道路。在曆史上，將一種理論推廣應用到其他領域，往往是自發的、不自覺的。例如，17、18世紀，在牛頓力學建立以後，化學及其他科學，幾乎都試圖用力學原理解釋各自領域中的現象，實際上是力學理論向化學和其他科學中的擴張。從曆史的觀點看問題，在當時這是不可避免的，而且應當肯定其積極作用；但是，從發展的觀點看問題，到了19世紀，這種推廣應用的消極作用已經表現出來了，由於人們在用力學理論解釋化學及其他現象的時候，是不自覺的，在這種推廣應用中形成了一種習慣，形成了一種傳統，致使它的消極作用顯示出來以後，許多人並沒有意識到，由此增加了許多多餘的的阻礙，在一定程度上延緩了科學的發展。在理論的廣度發展中，如果化學家們對某種理論能否應用於化學、在什麼條件下能夠應用於化學等問題，認真加以思考和研究，定會有助於減少盲目性、增加自覺性。這樣的問題已經不是純粹的化學問題，而是一個化學方法論問題了。這樣的問題，哲學家應當認真思考和研究，化學家也應當認真思考和研究。有關化學方法論問題，不能完全交給哲學家。愛因斯坦曾經說過，經驗迫使物理學家們去尋求更新、更可靠的基礎的時候，“物理學家就不可以簡單地放棄對理論基礎作批判性的思考，而聽任哲學家去做；因為他自己最曉得，也最確切地感覺到鞋子究竟是在哪裏夾腳的。在尋求新的基礎時，他必須在自己的思想上盡力弄清楚他所用的概念究竟有多少根據，有多大的必要性”。愛因斯坦在這裏對物理學家和物理學說的話，對化學家和化學是同樣有效的。
第二個問題是化學的特點。將一種理論應用於化學研究領域，是將該理論與化學研究的實際相結合。結合就需要從化學研究的實際出發，不深切地了解化學發展的實際，不研究它的特點，也就不能真正結合。應當說，化學家最了解化學的實際，在這方麵不會有什麼困難和障礙。
最後，從理論的深度發展和廣度發展的關係上看，化學理論在許多方麵是在物理學和化學的邊緣地帶發展起來的，它已經形成為化學中的一個專門領域，人們通常將其稱為理論化學，理論化學作為一門學科也被稱為邊緣性學科。其實，現代理論化學不僅與物理學發生了密切聯係，它還與生物學、天文學、地球科學、數學、電子計算機科學以及激光科學技術等，發生了密切聯係，形成了各種形式的交叉學科。
理論化學的重要特點之一就是具有交叉性質，這就決定了應當怎樣研究它、發展它。既然理論化學是一門帶有交叉性質的學科，自然就不能脫離不同學科的相互滲透、相互作用，理論化學研究就應當不斷地汲取來自其他學科的思想和理論，充實自身的內容。
在曆史上，化學被視為一門實驗科學。所謂實驗科學，其主要意思在於強調化學研究的主要方法是化學實驗，通過實驗發現化學現象，進而對化學現象提出理論解釋。直到現在，許多主要從事化學實驗工作的化學家仍然是這樣做工作的。盡管現代化學實驗研究的領域擴大了，研究手段改善了，測試數據多了，理論解釋也深化了，但是，從實質上看，實驗化學家的基本工作方法沒有改變。
現在，化學中分化出來一門理論化學，主要從事理論化學研究的化學家的主要工作，是建立模型，進行計算，探討建立模型的方法和計算方法，他們往往不做實驗，隻是利用別人的實驗結果。這樣，在化學家中，除了按研究對象可分為不同專業（如主要從事無機化學研究或有機化學研究，高分子研究）的研究人員以外，還可分成實驗化學家和理論化學家兩部分人，甚至可以說形成了兩個學派，即實驗學派和理論學派。在物理學界，早有實驗學派和理論學派之分，而在化學界，在一個較長時期中，雖然實際上形成和存在著這兩個學派，但是人們沒有明確地承認或認定這兩個學派的存在。即使在理論化學研究中，也存在不同的風格，不同的流派，從而形成了不同的理論形態。就以化學鍵理論來說，研究的角度不同，處理方法不同，表達形式也不同，形成了價鍵理論和分子軌道理論，此外還有配位場理論等。
上述種種，提出了一個問題：在當代科學的發展在繼續分化、深化的同時也出現了綜合和整體化趨勢的情況下，應當怎樣對待和處理化學界內部以及化學界與其他科學界之間的關係，才有利於化學及其他科學的發展？
從現狀看，不僅在化學界與其他科學界之間存在著隔行如隔山的狀況，即使在化學界內部，特別是在理論化學家和實驗化學家之間，也存在著隔行如隔山的狀況，有時甚至存在相互之間輕視對方工作的情況。這就產生了一種矛盾，即主客觀之間的矛盾：在客觀上，科學的發展出現了相互滲透、相互交叉、整體化的趨勢，而在主觀上，人們的知識結構和研究的領域越來越專門化。眾所周知，依據唯物主義觀點，應當讓主觀去適應客觀，不斷解決主客觀的矛盾才有利於科學的發展。可是，問題還有另外一個方麵，科學發展到現在，一個人要熟悉一、兩門科學已屬不易，要通曉各門科學是不可能的。這又是一個矛盾。
出路何在？看來出路在於交流與合作。在化學界內部，理論化學家和實驗化學家應當交流與合作。在這方麵已有先例可作示範。有機化學家伍德沃德以有機合成見長，他與年青的理論化學家霍夫曼合作，發現和確立了分子軌道對稱性守恒原理，他們的合作在學術界被傳為佳話。在化學界與其他科學界之間也可以進行合作或進行學術交流，這種合作或交流對化學和其他科學的發展也很有益處。有的地方和單位，將不同學科的人組織在一起，定期或不定期地進行學術交流，開展學術討論，找到共同點時就進行合作研究。事實證明，這樣做對發展科學大有裨益。交流與合作，首先需要有交流、合作的強烈願望；其次還需要學習，搞化學的人要學習一些數理或別的理論，搞數理的要懂一些化學，互相學習的越多，共同語言也就越多，交流與合作越有成效。人們隻要留心觀察就不難發現，那些有交流與合作的強烈願望、並經常進行交流或合作的人，他們的學術思想往往是很活躍的。就國內條件說，我們有許多綜合性大學，學科較齊全，在一個學校內就有交流與合作的良好條件，問題是怎樣利用這種條件。