現(xiàn)代化學史

第1篇近代化學走向成熟
第1章 近代化學之路
——18 世紀末之前的化學：原子·分子科學的曙光　/003
1.1　化學的源流　/003
1.1.1　希臘人的物質觀　/004
1.1.2　煉金術　/004
1.1.3　醫(yī)（學）化學　/006
1.1.4　技術的遺產(chǎn)　/007
1.1.5　17世紀的化學　/007
1.1.6　波義耳與粒子論哲學　/008
1.1.7　燃素說　/010
1.2　氣體化學的發(fā)展　/010
1.2.1　布萊克：碳酸氣的發(fā)現(xiàn)與定量研究　/011
1.2.2　普利斯特里與氧氣的發(fā)現(xiàn)　/012
專欄1　以科學和神學的融合為目標的普利斯特里　/012
1.2.3　舍勒與氧氣的發(fā)現(xiàn)　/013
1.2.4　卡文迪許與氫氣的發(fā)現(xiàn)　/014
1.3　拉瓦錫與化學革命　/014
1.3.1　拉瓦錫與燃燒的新理論　/015
1.3.2　燃素說的打破與新的化學理論　/016
專欄2　優(yōu)秀的官員、大化學家拉瓦錫和他的妻子　/018
1.4　18世紀的化學與社會　/020
1.4.1　化學產(chǎn)業(yè)的開始　/020
參考文獻　/021

第2章 近代化學的發(fā)展
——19世紀的化學：原子·分子概念的確立與專業(yè)分化　/023
2.1　原子說與原子量的確定　/023
2.1.1　世紀更替時的狀況　/024
2.1.2　道爾頓的原子說與原子量　/025
2.1.3　元素符號　/026
2.1.4　蓋·呂薩克的結合體積比與阿伏伽德羅假說　/027
2.1.5　貝采利烏斯的原子量　/028
2.1.6　普勞特的假說　/029
2.1.7　圍繞原子量的混亂與當量　/030
2.2　電化學的出現(xiàn)及其影響　/030
2.2.1　伏特的電池和電化學的出現(xiàn)　/030
2.2.2　電化學二元論　/032
2.2.3　法拉第和電分解法則　/032
專欄3　戴維、法拉第與皇家研究所　/033
2.3　有機化學的誕生與圍繞原子、分子的混亂　/035
2.3.1　新的有機化合物和異構體的發(fā)現(xiàn)　/036
2.3.2　有機化合物的分析與李比?！?036
2.3.3　有機化合物的分類：根的概念　/037
2.3.4　新的類型理論　/039
2.3.5　坎尼扎羅使阿伏伽德羅假說起死回生　/041
2.3.6　原子、分子的實在性與化學家　/042
2.4　有機化學的確立與發(fā)展　/042
2.4.1　原子價的概念與化學結構式　/042
2.4.2　苯和芳香化合物的結構　/044
2.4.3　碳的四面體說與立體化學　/045
2.4.4　有機化合物的分析　/048
2.4.5　合成方法的進步　/048
2.5　元素周期律　/050
2.5.1　分光法的引入與新元素的發(fā)現(xiàn)　/050
2.5.2　元素分類的早期嘗試　/050
2.5.3　門捷列夫和邁耶爾的周期律　/052
2.6　分析化學、無機化學的進步　/054
2.6.1　定性分析、定量分析和容量分析　/054
2.6.2　儀器分析　/055
2.6.3　原子量的確定　/056
2.6.4　氟的發(fā)現(xiàn)和莫瓦?！?056
2.6.5　稀土元素的分離　/057
2.6.6　稀有氣體的發(fā)現(xiàn)和周期表的修正　/059
2.6.7　維爾納與配位化學的誕生　/060
2.7　熱力學?氣體分子運動理論　/062
2.7.1　卡諾與熱機器　/063
2.7.2　能量守恒定律與熱功等量　/063
2.7.3　熱力學第二定律和熵　/064
2.7.4　氣體分子運動理論的發(fā)展　/067
2.7.5　玻爾茲曼和熵　/068
2.8　物理化學的誕生和發(fā)展　/069
2.8.1　氣體的性質　/070
2.8.2　從熱化學到化學熱力學　/070
2.8.3　化學反應理論的起步　/072
2.8.4　溶液的性質與滲透壓　/073
2.8.5　電離學說與阿倫尼烏斯、范特霍夫、奧斯特瓦爾德　/075
專欄4　阿倫尼烏斯與地球溫暖化　/076
2.8.6　膠體和表面化學　/078
專欄5　泡克爾斯和瑞利卿　/079
2.9　天然有機化學　/080
2.9.1　糖的結構與合成　/081
2.9.2　卟啉及其衍生物　/082
2.9.3　蛋白質和氨基酸　/083
2.9.4　核酸的發(fā)現(xiàn)　/084
2.9.5　萜烯類　/085
2.10　生物化學的誕生之路　/085
2.10.1　農(nóng)業(yè)化學與植物營養(yǎng)　/086
2.10.2　發(fā)酵化學　/087
2.10.3　呼吸與生物體內(nèi)的氧化　/088
2.10.4　消化與代謝　/089
2.11　化學家的教育　/090
2.11.1　19世紀初的狀況　/090
2.11.2　李比希的教育改革及其影響　/091
專欄6　李比希與化學教育的革新　/092
2.11.3　其他國家的狀況　/093
2.12　19世紀的化學產(chǎn)業(yè)　/094
2.12.1　制堿產(chǎn)業(yè)　/095
2.12.2　肥料產(chǎn)業(yè)　/095
2.12.3　煤焦油化合物與合成染料　/096
2.12.4　天然染料的合成與合成化學產(chǎn)業(yè)　/097
2.12.5　制藥產(chǎn)業(yè)　/098
2.12.6　炸藥產(chǎn)業(yè)　/098
2.12.7　金屬與合金　/099
2.13　近代化學引入日本　/100
2.13.1　近代化學教育的開始　/100
2.13.2　大學制度的確立與化學家的培養(yǎng)　/102
專欄7　吉田彥六郎與漆的研究　/103
參考文獻　/104
近現(xiàn)代的化學和科學·技術史年表（至19世紀末）　/108

第2篇　現(xiàn)代化學的誕生與發(fā)展
第3章 19世紀末至20世紀初物理學的革命
——X射線、放射線、電子的發(fā)現(xiàn)和量子論　/113
3.1　電子的發(fā)現(xiàn)　/113
3.1.1　氣體放電的研究　/114
3.1.2　湯姆遜的實驗與電子的發(fā)現(xiàn)　/115
3.1.3　電子電荷的測定　/117
3.2　X射線的發(fā)現(xiàn)及早期研究　/118
3.2.1　X射線的發(fā)現(xiàn)　/118
3.2.2　X射線的本質與物質結構　/119
專欄8　勞倫斯·布拉格與卡文迪許研究所　/120
3.2.3　莫塞萊的研究和原子　/121
3.3　放射能的發(fā)現(xiàn)與同位素　/122
3.3.1　貝克勒爾的發(fā)現(xiàn)　/123
3.3.2　居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳　/123
專欄9　居里夫婦　/124
3.3.3　盧瑟福的研究與放射能的本質　/126
3.3.4　釷的放射能和元素的轉化　/127
3.3.5　放射性同位素和放射遷移系列　/128
3.3.6　陽極線和質量分析：穩(wěn)定同位素　/129
3.3.7　重氫的發(fā)現(xiàn)　/131
3.4　原子的真實性　/131
3.4.1　19世紀的物理學家和原子　/132
3.4.2　布朗運動理論與愛因斯坦　/133
3.4.3　佩蘭的實驗驗證　/134
3.5　量子論的出現(xiàn)　/135
3.5.1　普朗克的量子論　/135
3.5.2　愛因斯坦的光量子假說　/136
3.6　原子結構與量子論　/137
3.6.1　盧瑟福發(fā)現(xiàn)原子核　/138
3.6.2　玻爾的原子模型　/139
3.6.3　玻爾理論的發(fā)展與原子結構　/141
3.6.4 　中子的發(fā)現(xiàn)與核的結構　/143
3.7　量子力學的出現(xiàn)與化學　/143
3.7.1　海森堡的矩陣力學　/144
3.7.2　德布羅意波　/144
3.7.3　薛定諤波動方程與氫原子　/145
3.7.4　多電子體系的近似解　/147
3.7.5　海森堡的測不準原理　/147
3.7.6　量子力學和化學　/148
參考文獻　/149

第4章 20世紀前半葉的化學
——原子·分子科學的成熟與壯大　/151
4.1 　20世紀前半葉化學的特征　/152
4.2　物理化學（Ⅰ）：化學熱力學及溶液化學　/154
4.2.1　化學熱力學的完成　/155
4.2.2　溶液的物理化學　/158
4.2.3　酸堿概念　/160
4.3　物理化學（Ⅱ）：化學鍵理論和分子結構理論　/160
4.3.1　化學鍵理論的誕生與G. N. 路易斯　/160
4.3.2　原子價鍵法　/163
專欄10　G. N.路易斯與朗格繆爾之間的爭執(zhí)　/164
4.3.3　分子軌道法　/167
4.3.4　氫鍵、金屬鍵　/169
4.3.5　分子極性　/170
4.3.6　分子間力　/170
4.3.7　采用X射線·電子射線衍射的結構解析　/171
專欄11　J. D.伯納爾：科學圣人的遺產(chǎn)與復雜性　/174
4.3.8　分子分光學與結構化學　/175
4.3.9　電子和核的磁性與磁共振　/178
4.4　物理化學（Ⅲ）：化學反應論與膠體?表面化學　/179
4.4.1　化學反應論的發(fā)展　/179
4.4.2　熱反應的理解與連鎖反應　/183
4.4.3　光反應和激發(fā)態(tài)分子　/185
4.4.4　膠體化學　/186
4.4.5　表面與界面化學　/188
4.5　核·放射化學的誕生　/189
4.5.1　元素的嬗變　/190
4.5.2　人工放射能的發(fā)現(xiàn)　/191
4.5.3　核分裂的發(fā)現(xiàn)　/192
專欄12　核分裂發(fā)現(xiàn)中哈恩與邁特納的貢獻　/194
4.5.4　超鈾元素　/196
4.5.5　放射性核素和放射能的化學利用　/197
4.6　分析化學　/198
4.6.1　定量分析　/199
4.6.2　微量分析　/199
4.6.3　儀器分析　/200
4.6.4　色譜　/202
4.6.5　采用放射能的分析　/203
4.6.6　放射年代測定　/204
4.7　無機化學　/204
4.7.1　新元素的發(fā)現(xiàn)與周期表的完成　/205
4.7.2　配位化學的進步　/207
專欄13　小川正孝與nipponium　/208
4.7.3　有趣的無機化合物：硼和硅的氫化物　/210
4.7.4　固體的結構與物性　/212
4.7.5　地球與宇宙化學　/213
4.8　有機化學（Ⅰ）：物理有機化學、高分子化學的誕生與合成化學的發(fā)展　/215
4.8.1　物理有機化學的誕生與發(fā)展　/216
4.8.2　自由基　/218
4.8.3　立體化學的發(fā)展　/219
4.8.4　有機合成化學的發(fā)展　/220
4.8.5　高分子化學的誕生與發(fā)展　/224
4.9　有機化學（Ⅱ）：天然有機化學和生物化學的基礎　/226
4.9.1　糖　/226
4.9.2　蛋白質和氨基酸　/227
4.9.3　核酸　/228
4.9.4　葉綠素和氯高鐵血紅素　/229
4.9.5　類固醇與激素　/231
4.9.6　維生素和胡蘿卜素　/232
4.10　生物化學的確立與發(fā)展：動態(tài)生物化學　/234
4.10.1　酶研究的發(fā)展　/234
專欄14　薩姆納不屈的斗志與圍繞酶本質的論爭　/237
4.10.2　呼吸和生物體內(nèi)的氧化還原　/239
4.10.3　糖分解機理的闡明和檸檬酸循環(huán)　/242
4.10.4　光合成　/246
4.10.5　脂質代謝　/246
4.10.6　蛋白質和氨基酸代謝　/247
4.10.7　維生素和激素　/248
4.11　應用化學的發(fā)展　/250
4.11.1　空氣中固氮與高壓化學　/251
專欄15　哈伯的榮耀與悲劇　/253
4.11.2　新金屬與合金　/254
4.11.3　塑料　/255
4.11.4　人造纖維與尼龍　/256
4.11.5　合成橡膠　/257
4.11.6　化學療法與藥品　/258
4.11.7　農(nóng)藥的問世　/260
4.12　日本的化學　/261
4.12.1　教育·研究環(huán)境的整頓　/261
4.12.2　20世紀初的領導型化學家　/262
專欄16　喜多源逸與京都學派的形成　/264
4.13　化學與社會　/266
4.13.1　20世紀前半葉化學產(chǎn)業(yè)的變化　/267
4.13.2　第一次世界大戰(zhàn)與化學及化學產(chǎn)業(yè)　/268
4.13.3　第一次世界大戰(zhàn)后的化學產(chǎn)業(yè)　/268
4.13.4　第二次世界大戰(zhàn)和化學　/270
參考文獻　/271
近現(xiàn)代的化學和科學·技術史年表（20世紀前半葉）　/276

第3篇　當代化學
第5章 20世紀后半葉的化學（Ⅰ）　/281
5.1　整體特征　/282
5.1.1　第二次世界大戰(zhàn)后科學的社會背景　/282
5.1.2　日本的狀況　/283
5.1.3　20世紀后半葉化學的特點　/283
5.2　觀測、分析手段的進步與結構化學的成熟　/284
5.2.1　結構解析方法的進步：采用衍射法的結構確定　/285
專欄17　復雜分子的結構確定與多蘿西·霍奇金　/288
5.2.2　顯微鏡技術的飛躍進步：細胞和表面的原子? 分子的直接觀察　/291
專欄18　受惠于偶然的下村脩的人生與GFP 　/294
5.2.3　激光的出現(xiàn)與分子光譜學的發(fā)展：分子結構和電子狀態(tài)的觀測　/298
5.2.4　電子光譜法的發(fā)展：原子內(nèi)層和表面狀態(tài)的觀測　/307
5.2.5　磁共振法：使自旋探針化的光譜法　/310
專欄19　勞特布爾與MRI的誕生　/316
5.2.6　分離分析方法的進步　/317
5.3　理論與計算化學的進步：化學現(xiàn)象的理解和預測　/321
5.3.1　量子化學計算　/322
5.3.2　熱力學與統(tǒng)計力學　/326
5.4　化學反應研究的精密化　/329
5.4.1　反應速度、反應中間體的實驗性研究　/330
5.4.2　短壽命物種的觀測和高速反應的研究　/333
5.4.3　基元反應的動力學　/336
5.4.4　激發(fā)態(tài)分子的動力學　/339
5.4.5　光化學　/341
5.4.6　反應理論的進步　/343
5.4.7　表面反應和催化反應　/347
5.5　新物質的發(fā)現(xiàn)與合成　/349
5.5.1　新元素和新物質群　/350
5.5.2　有機化合物的新合成法　/353
5.5.3　天然有機化合物的合成　/359
專欄20　天才有機化學家伍德沃德　/360
專欄21　圍繞河豚毒素的研究與結構解析的競爭　/363
5.5.4　超分子化學或主客體化學　/365
5.5.5　新的碳物質　/367
5.6　功能?物性的化學：材料科學的基礎　/369
5.6.1　新的功能性物質　/370
5.6.2　導電性物質　/373
5.6.3　磁性與磁體　/376
5.6.4　光學性質　/378
5.7　地球、環(huán)境和宇宙化學　/380
5.7.1　地球·環(huán)境化學　/380
5.7.2　宇宙化學　/383
5.7.3　生命起源　/385
參考文獻　/387

第6章 20世紀后半葉的化學（Ⅱ）
——基于分子的生命現(xiàn)象的理解　/391
6.1　分子生物學、結構生物學的誕生　/392
6.1.1　DNA結構解析之路　/392
專欄22　萊納斯·鮑林的成功與失敗　/400
6.1.2　蛋白質的結構解析與結構生物學的誕生　/402
6.2　生物化學的發(fā)展（Ⅰ）：DNA和RNA化學　/407
6.2.1　DNA信息的轉錄與翻譯　/408
6.2.2　DNA的復制、修復、壽命　/413
專欄23　另類化學家穆利斯與PCR的開發(fā)　/415
6.2.3　核酸的操作與堿基序列的確定　/417
專欄24　兩次獲得諾貝爾化學獎的桑格　/420
6.2.4　RNA的功能與蛋白質的合成、分解　/422
6.3　生物化學的發(fā)展（Ⅱ）：酶、代謝、分子生理學等　/428
6.3.1　酶的結構和反應機理的闡明　/428
6.3.2　代謝研究的發(fā)展及其影響　/430
6.3.3　生物膜與膜輸送　/433
6.3.4　生物體內(nèi)電子傳遞與氧化磷酸化　/435
專欄25　自己建研究所的米切爾　/437
6.3.5　光合成　/439
6.3.6　信號傳遞　/443
6.3.7　免疫與遺傳重組　/446
參考文獻　/447
近現(xiàn)代的化學和科學·技術史年表（20世紀后半葉）　/450

第7章 20世紀的化學與未來　/453
7.1　20世紀的化學與諾貝爾獎　/453
7.1.1　從諾貝爾化學獎看到的20世紀的化學　/453
7.1.2　鮑林的預測與20世紀后半葉的化學　/458
7.2　迎接21世紀的化學　/459
7.2.1　圍繞科學的狀況的變化　/459
7.2.2　化學的現(xiàn)狀與課題　/460
7.2.3　化學中的大問題是什么　/465
7.3　今后的化學和對化學的期待　/466

結尾　/471

后記　/472

附錄　/ 473
Ⅰ　元素發(fā)現(xiàn)的歷史　/474
Ⅱ　與李比希有關聯(lián)的諾貝爾獎獲得者系統(tǒng)圖　/476
Ⅲ　從歷代諾貝爾獎獲得者看化學的進展　/478

索引　/ 486
人名索引　/486
主題詞索引　/495

圖版·簡歷來源　/498