Широкие и систематические исследования в области химии и химической технологии развернулись только в годы Советской власти. Уже в 1918—19 были организованы Институт физико-химического анализа, Институт по изучению платины и других благородных металлов, Центральная химическая лаборатория ВСНХ (ныне Физико-химический институт им. Л. Я. Карпова), Институт прикладной химии, а в начале 1920-х гг. — Химико-фармацевтический институт, Институт чистых химических реактивов и др. Одной из задач ленинского плана ГОЭЛРО (1920) явилась химизация народного хозяйства путём ускоренного развития химической промышленности, увеличение её продукции в 1920—30 в 2,5 раза против уровня 1913. Для руководства восстановлением и развитием химической промышленности В. И. Ленин привлек выдающихся химиков страны, вместе с которыми решал вопросы организации новых научных учреждений и создания органов управления химическими заводами. В. И. Ленин непосредственно изучал возможности увеличения производства химических продуктов, был инициатором создания коксохимической промышленности Кузбасса, освоения соляных богатств Сибири и Кара-Богаз-Гола, поиска фосфоритов и калийных солей, организации производства радиевых препаратов и т. д. Большую помощь Ленину в этом оказывал Н. П. Горбунов (в то время управляющий делами СНК, химик по образованию, ученик Л. А. Чугаева).
Исключительно важную роль в развитии химии в СССР сыграли решения партии и правительства, в частности постановление ЦК ВКП(б) о работе Северного химического треста (1929), постановления пленумов ЦК КПСС, партийных съездов и конференций. Большое значение имели решения майского Пленума ЦК КПСС (1958), в которых указывались конкретные задачи по созданию высокопроизводительных процессов получения синтетических материалов, удобрений и других химических продуктов и меры по обеспечению решения этих задач.
С развитием народного хозяйства и культуры изменилась география химических научных учреждений. Освоение природных богатств Сибири и Дальнего Востока, резкое повышение образовательного уровня и появление собственных научных кадров в национальных республиках обусловили расширение сети и децентрализацию научных учреждений. Разработка комплексных проблем химии и химической технологии стала осуществляться по координированным планам научно-исследовательских институтов.
Физическая химия. Исследования, проводимые в СССР, охватывают все разделы физической химии.
Большой вклад в развитие химической кинетики внесён Н. Н. Семеновым и его учениками. В 1926—33 этой школой была создана современная теория цепных реакций. Выдвинута идея о разветвленных цепных реакциях, позволившая объяснить резкое изменение скоростей химических процессов от почти неизмеримо медленных до воспламенения смеси реагентов («цепной взрыв») при малом изменении внешних параметров системы («критические явления»). Н. Н. Семеновым развиты представления об обрыве цепей на стенке и в объёме сосуда. В дальнейшем изучение механизмов цепных разветвленных реакций было выполнено на примерах окисления фосфора (Ю. Б. Харитон, З. С. Вальта), водорода (Н. Н. Семенов, В. Н. Кондратьев, А. Б. Налбандян, В. В. Воеводский), сероуглерода (Н. М. Эмануэль). В. Н. Кондратьевым обнаружены сверхравновесные концентрации атомов Н и радикалов OH в пламени водорода, что явилось первым подтверждением теории цепных реакций. Разработаны тепловая теория распространения пламени (Я. Б. Зельдович, Д. А. Франк-Каменецкий, Н. Н. Семенов) и теория детонации (Я. Б. Зельдович). Тепловая теория применена для объяснения горения конденсированных систем (А. Р. Беляев). Советские физико-химики создали основы теории турбулентного горения.
Исследование газофазного фторирования привело к открытию нового типа цепных процессов — реакций с энергетическим разветвлениями цепей, в которых генерирование свободных радикалов происходит в реакциях возбуждённых частиц, образующихся в экзотермических актах продолжения цепи (А. Е. Шилов, Н. Н. Семенов). Экспериментальное подтверждение возможности осуществления «энергетических цепей» (продолжение цепи с участием возбуждённых частиц) получено в работах С. М. Когарко с сотрудниками. Открыто (А. Д. Абкин и В. И. Гольданский) явление протекания химических реакций вблизи абсолютного нуля. В. И. Гольданским впервые показано существование туннельных переходов целых молекулярных групп в химических реакциях.
Большое развитие получили исследования медленных цепных реакций с вырожденным разветвлением цепей (Н. М. Эмануэль). Создана полная количественная схема механизма автоокисления углеводородов в жидкой фазе: открыты и на количеств. уровне изучены новые элементарные реакции зарождения, продолжения и разветвления цепи окисления. Обнаружено и объяснено существование критических явлений при жидкофазном окислении, установлено влияние гетерогенных факторов на механизм таких процессов.
Е. А. Шиловым высказана идея об образовании в органических реакциях промежуточных циклических комплексов. Важные исследования в области физики элементарного акта химической реакции выполнены Я. К. Сыркиным.
Первые работы в СССР по теории катализа принадлежат Н. Д. Зелинскому и его ученикам (А. А. Баландин, Б. А. Казанский и др.). А. А. Баландиным развита мультплетная теория катализа. Электронная теория катализа на полупроводниках развита С. З. Рогинским и Ф. Ф. Волькенштейном. Гипотеза о возможности цепного механизма гетерогенно-каталитических реакций выдвинута Н. Н. Семеновым, В. В. Воеводским и Ф. Ф. Волькенштейном. В. А. Ройтером наряду с Д. А. Франк-Каменецким, Г. К. Боресковым и др. разработаны основы макрокинетики гетерогенно-каталитических процессов (1930—60). М. И. Тёмкиным предложены теории кинетики реакций на неоднородных поверхностях и кинетики многостадийных стационарных реакций (в том числе и каталитических), которые использованы для описания ряда промышленно важных процессов (синтез аммиака, окисление этилена и др.).
В 1964 открыто явление сопряжения реакций отщепления и присоединения водорода на мембранных катализаторах, проницаемых для водорода (В. М. Грязнов, В. С. Смирнов и сотрудники).
Большую роль в развитии теории катализа сыграли исследования макрокинетики, выполненные с учётом диффузии и «физико-химической гидродинамики». Изучение промышленных катализаторов и создание новых методов их исследования успешно проводятся в АН Азербайджанской ССР (школа М. Ф. Нагиева) и Казахской ССР (Д. В. Сокольский). Советские химики внесли значительных вклад в изучение гомогенно-каталитических реакций, в частности разработали теорию гомогенного катализа карбоновыми кислотами и другими донорно-акцепторными веществами в органических растворителях (Е. А. Шилов и др.). М. Е. Вольпин и А. Е. Шилов показали возможность фиксации атмосферного азота на металлоорганических катализаторах. В результате исследования p-комплексов металлов платиновой группы Я. К. Сыркиным и сотрудниками осуществлено окисление олефинов до карбонильных соединений. Развёрнуты работы в области структурного и функционального моделирования биокаталитических систем (И. В. Березин и др.).
Проводятся систематические исследования радиационно-химических процессов. Теория радиационно-химического окисления создана Н. А. Бах, С. Я. Пшежецким и др. Применение метода электронного парамагнитного резонанса позволило исследовать промежуточные частицы, образующиеся под действием излучения, установить образование стабилизированных электронов в замороженных облученных растворах (В. И. Спицын).
С 1960 успешно развиваются исследования в области плазмохимии. Установлены общие принципы и количеств. соотношения неравновесной кинетики, созданы основы плазмохимические технологии получения ацетилена, пигментной TiO2, материалов для микроэлектроники и др.
Исследованы химические превращения под воздействием ударных волн. Показана возможность использования ударного сжатия для получения алмаза, нитрида бора и других материалов. Изучены химические последствия ядерных процессов. Установлены пути стабилизации «горячих» атомов трития, углерода, азота и других элементов (в различных фазах и средах). Положено начало химии позитрона и позитрония, мюония, а также химии мезоатомов и мезомолекул.
