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第1篇 近代化学走向成熟 3

第1章 近代化学之路——18世纪末之前的化学：原子·分子科学的曙光 3

1.1 化学的源流 3

1.1.1 希腊人的物质观 4

1.1.2 炼金术 4

1.1.3 医（学）化学 6

1.1.4 技术的遗产 7

1.1.5 17世纪的化学 7

1.1.6 波义耳与粒子论哲学 8

1.1.7 燃素说 10

1.2 气体化学的发展 10

1.2.1 布莱克：碳酸气的发现与定量研究 11

1.2.2 普利斯特里与氧气的发现 12

专栏1以科学和神学的融合为目标的普利斯特里 12

1.2.3 舍勒与氧气的发现 13

1.2.4 卡文迪许与氢气的发现 14

1.3 拉瓦锡与化学革命 14

1.3.1 拉瓦锡与燃烧的新理论 15

1.3.2 燃素说的打破与新的化学理论 16

专栏2优秀的官员、大化学家拉瓦锡和他的妻子 18

1.4 18世纪的化学与社会 20

1.4.1 化学产业的开始 20

参考文献 21

第2章 近代化学的发展——19世纪的化学：原子·分子概念的确立与专业分化 23

2.1 原子说与原子量的确定 23

2.1.1 世纪更替时的状况 24

2.1.2 道尔顿的原子说与原子量 25

2.1.3 元素符号 26

2.1.4 盖·吕萨克的结合体积比与阿伏伽德罗假说 27

2.1.5 贝采利乌斯的原子量 28

2.1.6 普劳特的假说 29

2.1.7 围绕原子量的混乱与当量 30

2.2 电化学的出现及其影响 30

2.2.1 伏特的电池和电化学的出现 30

2.2.2 电化学二元论 32

2.2.3 法拉第和电分解法则 32

专栏3戴维、法拉第与皇家研究所 33

2.3 有机化学的诞生与围绕原子、分子的混乱 35

2.3.1 新的有机化合物和异构体的发现 36

2.3.2 有机化合物的分析与李比希 36

2.3.3 有机化合物的分类：根的概念 37

2.3.4 新的类型理论 39

2.3.5 坎尼扎罗使阿伏伽德罗假说起死回生 41

2.3.6 原子、分子的实在性与化学家 42

2.4 有机化学的确立与发展 42

2.4.1 原子价的概念与化学结构式 42

2.4.2 苯和芳香化合物的结构 44

2.4.3 碳的四面体说与立体化学 45

2.4.4 有机化合物的分析 48

2.4.5 合成方法的进步 48

2.5 元素周期律 50

2.5.1 分光法的引入与新元素的发现 50

2.5.2 元素分类的早期尝试 50

2.5.3 门捷列夫和迈耶尔的周期律 52

2.6 分析化学、无机化学的进步 54

2.6.1 定性分析、定量分析和容量分析 54

2.6.2 仪器分析 55

2.6.3 原子量的确定 56

2.6.4 氟的发现和莫瓦桑 56

2.6.5 稀土元素的分离 57

2.6.6 稀有气体的发现和周期表的修正 59

2.6.7 维尔纳与配位化学的诞生 60

2.7 热力学·气体分子运动理论 62

2.7.1 卡诺与热机器 63

2.7.2 能量守恒定律与热功等量 63

2.7.3 热力学第二定律和熵 64

2.7.4 气体分子运动理论的发展 67

2.7.5 玻尔兹曼和熵 68

2.8 物理化学的诞生和发展 69

2.8.1 气体的性质 70

2.8.2 从热化学到化学热力学 70

2.8.3 化学反应理论的起步 72

2.8.4 溶液的性质与渗透压 73

2.8.5 电离学说与阿伦尼乌斯、范特霍夫、奥斯特瓦尔德 75

专栏4阿伦尼乌斯与地球温暖化 76

2.8.6 胶体和表面化学 78

专栏5泡克尔斯和瑞利卿 79

2.9 天然有机化学 80

2.9.1 糖的结构与合成 81

2.9.2 卟啉及其衍生物 82

2.9.3 蛋白质和氨基酸 83

2.9.4 核酸的发现 84

2.9.5 萜烯类 85

2.10 生物化学的诞生之路 85

2.10.1 农业化学与植物营养 86

2.10.2 发酵化学 87

2.10.3 呼吸与生物体内的氧化 88

2.10.4 消化与代谢 89

2.11 化学家的教育 90

2.11.1 19世纪初的状况 90

2.11.2 李比希的教育改革及其影响 91

专栏6李比希与化学教育的革新 92

2.11.3 其他国家的状况 93

2.12 19世纪的化学产业 94

2.12.1 制碱产业 95

2.12.2 肥料产业 95

2.12.3 煤焦油化合物与合成染料 96

2.12.4 天然染料的合成与合成化学产业 97

2.12.5 制药产业 98

2.12.6 炸药产业 98

2.12.7 金属与合金 99

2.13 近代化学引入日本 100

2.13.1 近代化学教育的开始 100

2.13.2 大学制度的确立与化学家的培养 102

专栏7吉田彦六郎与漆的研究 103

参考文献 104

近现代的化学和科学·技术史年表（至19世纪末） 108

第2篇 现代化学的诞生与发展 113

第3章 19世纪末至20世纪初物理学的革命 113

3.1 电子的发现 113

3.1.1 气体放电的研究 114

3.1.2 汤姆逊的实验与电子的发现 115

3.1.3 电子电荷的测定 117

3.2 X射线的发现及早期研究 118

3.2.1 X射线的发现 118

3.2.2 X射线的本质与物质结构 119

专栏8劳伦斯·布拉格与卡文迪许研究所 120

3.2.3 莫塞莱的研究和原子 121

3.3 放射能的发现与同位素 122

3.3.1 贝克勒尔的发现 123

3.3.2 居里夫妇发现镭 123

专栏9居里夫妇 124

3.3.3 卢瑟福的研究与放射能的本质 126

3.3.4 钍的放射能和元素的转化 127

3.3.5 放射性同位素和放射迁移系列 128

3.3.6 阳极线和质量分析：稳定同位素 129

3.3.7 重氢的发现 131

3.4 原子的真实性 131

3.4.1 19世纪的物理学家和原子 132

3.4.2 布朗运动理论与爱因斯坦 133

3.4.3 佩兰的实验验证 134

3.5 量子论的出现 135

3.5.1 普朗克的量子论 135

3.5.2 爱因斯坦的光量子假说 136

3.6 原子结构与量子论 137

3.6.1 卢瑟福发现原子核 138

3.6.2 玻尔的原子模型 139

3.6.3 玻尔理论的发展与原子结构 141

3.6.4 中子的发现与核的结构 143

3.7 量子力学的出现与化学 143

3.7.1 海森堡的矩阵力学 144

3.7.2 德布罗意波 144

3.7.3 薛定谔波动方程与氢原子 145

3.7.4 多电子体系的近似解 147

3.7.5 海森堡的测不准原理 147

3.7.6 量子力学和化学 148

参考文献 149

第4章 20世纪前半叶的化学 151

4.1 20世纪前半叶化学的特征 152

4.2 物理化学（Ⅰ）：化学热力学及溶液化学 154

4.2.1 化学热力学的完成 155

4.2.2 溶液的物理化学 158

4.2.3 酸碱概念 160

4.3 物理化学（Ⅱ）：化学键理论和分子结构理论 160

4.3.1 化学键理论的诞生与G.N.路易斯 160

4.3.2 原子价键法 163

专栏10 G.N.路易斯与朗格缪尔之间的争执 164

4.3.3 分子轨道法 167

4.3.4 氢键、金属键 169

4.3.5 分子极性 170

4.3.6 分子间力 170

4.3.7 采用X射线·电子射线衍射的结构解析 171

专栏11 J.D.伯纳尔：科学圣人的遗产与复杂性 174

4.3.8 分子分光学与结构化学 175

4.3.9 电子和核的磁性与磁共振 178

4.4 物理化学（Ⅲ）：化学反应论与胶体·表面化学 179

4.4.1 化学反应论的发展 179

4.4.2 热反应的理解与连锁反应 183

4.4.3 光反应和激发态分子 185

4.4.4 胶体化学 186

4.4.5 表面与界面化学 188

4.5 核·放射化学的诞生 189

4.5.1 元素的嬗变 190

4.5.2 人工放射能的发现 191

4.5.3 核分裂的发现 192

专栏12核分裂发现中哈恩与迈特纳的贡献 194

4.5.4 超铀元素 196

4.5.5 放射性核素和放射能的化学利用 197

4.6 分析化学 198

4.6.1 定量分析 199

4.6.2 微量分析 199

4.6.3 仪器分析 200

4.6.4 色谱 202

4.6.5 采用放射能的分析 203

4.6.6 放射年代测定 204

4.7 无机化学 204

4.7.1 新元素的发现与周期表的完成 205

4.7.2 配位化学的进步 207

专栏13 小川正孝与nipponium 208

4.7.3 有趣的无机化合物：硼和硅的氢化物 210

4.7.4 固体的结构与物性 212

4.7.5 地球与宇宙化学 213

4.8 有机化学（Ⅰ）：物理有机化学、高分子化学的诞生与合成化学的发展 215

4.8.1 物理有机化学的诞生与发展 216

4.8.2 自由基 218

4.8.3 立体化学的发展 219

4.8.4 有机合成化学的发展 220

4.8.5 高分子化学的诞生与发展 224

4.9 有机化学（Ⅱ）：天然有机化学和生物化学的基础 226

4.9.1 糖 226

4.9.2 蛋白质和氨基酸 227

4.9.3 核酸 228

4.9.4 叶绿素和氯高铁血红素 229

4.9.5 类固醇与激素 231

4.9.6 维生素和胡萝卜素 232

4.10 生物化学的确立与发展：动态生物化学 234

4.10.1 酶研究的发展 234

专栏14萨姆纳不屈的斗志与围绕酶本质的论争 237

4.10.2 呼吸和生物体内的氧化还原 239

4.10.3 糖分解机理的阐明和柠檬酸循环 242

4.10.4 光合成 246

4.10.5 脂质代谢 246

4.10.6 蛋白质和氨基酸代谢 247

4.10.7 维生素和激素 248

4.11 应用化学的发展 250

4.11.1 空气中固氮与高压化学 251

专栏15哈伯的荣耀与悲剧 253

4.11.2 新金属与合金 254

4.11.3 塑料 255

4.11.4 人造纤维与尼龙 256

4.11.5 合成橡胶 257

4.11.6 化学疗法与药品 258

4.11.7 农药的问世 260

4.12 日本的化学 261

4.12.1 教育·研究环境的整顿 261

4.12.2 20世纪初的领导型化学家 262

专栏16喜多源逸与京都学派的形成 264

4.13 化学与社会 266

4.13.1 20世纪前半叶化学产业的变化 267

4.13.2 第一次世界大战与化学及化学产业 268

4.13.3 第一次世界大战后的化学产业 268

4.13.4 第二次世界大战和化学 270

参考文献 271

近现代的化学和科学·技术史年表（20世纪前半叶） 276

第3篇 当代化学 281

第5章 20世纪后半叶的化学（Ⅰ） 281

5.1 整体特征 282

5.1.1 第二次世界大战后科学的社会背景 282

5.1.2 日本的状况 283

5.1.3 20世纪后半叶化学的特点 283

5.2 观测、分析手段的进步与结构化学的成熟 284

5.2.1 结构解析方法的进步：采用衍射法的结构确定 285

专栏17复杂分子的结构确定与多萝西·霍奇金 288

5.2.2 显微镜技术的飞跃进步：细胞和表面的原子·分子的直接观察 291

专栏18受惠于偶然的下村脩的人生与GFP 294

5.2.3 激光的出现与分子光谱学的发展：分子结构和电子状态的观测 298

5.2.4 电子光谱法的发展：原子内层和表面状态的观测 307

5.2.5 磁共振法：使自旋探针化的光谱法 310

专栏19劳特布尔与MRI的诞生 316

5.2.6 分离分析方法的进步 317

5.3 理论与计算化学的进步：化学现象的理解和预测 321

5.3.1 量子化学计算 322

5.3.2 热力学与统计力学 326

5.4 化学反应研究的精密化 329

5.4.1 反应速度、反应中间体的实验性研究 330

5.4.2 短寿命物种的观测和高速反应的研究 333

5.4.3 基元反应的动力学 336

5.4.4 激发态分子的动力学 339

5.4.5 光化学 341

5.4.6 反应理论的进步 343

5.4.7 表面反应和催化反应 347

5.5 新物质的发现与合成 349

5.5.1 新元素和新物质群 350

5.5.2 有机化合物的新合成法 353

5.5.3 天然有机化合物的合成 359

专栏20天才有机化学家伍德沃德 360

专栏21 围绕河豚毒素的研究与结构解析的竞争 363

5.5.4 超分子化学或主客体化学 365

5.5.5 新的碳物质 367

5.6 功能·物性的化学：材料科学的基础 369

5.6.1 新的功能性物质 370

5.6.2 导电性物质 373

5.6.3 磁性与磁体 376

5.6.4 光学性质 378

5.7 地球、环境和宇宙化学 380

5.7.1 地球·环境化学 380

5.7.2 宇宙化学 383

5.7.3 生命起源 385

参考文献 387

第6章 20世纪后半叶的化学（Ⅱ） 391

6.1 分子生物学、结构生物学的诞生 392

6.1.1 DNA结构解析之路 392

专栏22莱纳斯·鲍林的成功与失败 400

6.1.2 蛋白质的结构解析与结构生物学的诞生 402

6.2 生物化学的发展（Ⅰ）：DNA和RNA化学 407

6.2.1 DNA信息的转录与翻译 408

6.2.2 DNA的复制、修复、寿命 413

专栏23 另类化学家穆利斯与PCR的开发 415

6.2.3 核酸的操作与碱基序列的确定 417

专栏24两次获得诺贝尔化学奖的桑格 420

6.2.4 RNA的功能与蛋白质的合成、分解 422

6.3 生物化学的发展（Ⅱ）：酶、代谢、分子生理学等 428

6.3.1 酶的结构和反应机理的阐明 428

6.3.2 代谢研究的发展及其影响 430

6.3.3 生物膜与膜输送 433

6.3.4 生物体内电子传递与氧化磷酸化 435

专栏25 自己建研究所的米切尔 437

6.3.5 光合成 439

6.3.6 信号传递 443

6.3.7 免疫与遗传重组 446

参考文献 447

近现代的化学和科学·技术史年表（20世纪后半叶） 450

第7章 20世纪的化学与未来 453

7.1 20世纪的化学与诺贝尔奖 453

7.1.1 从诺贝尔化学奖看到的20世纪的化学 453

7.1.2 鲍林的预测与20世纪后半叶的化学 458

7.2 迎接21世纪的化学 459

7.2.1 围绕科学的状况的变化 459

7.2.2 化学的现状与课题 460

7.2.3 化学中的大问题是什么 465

7.3 今后的化学和对化学的期待 466

参考文献 469

结尾 471

后记 472

附录 473

Ⅰ 元素发现的历史 474

Ⅱ 与李比希有关联的诺贝尔奖获得者系统图 476

Ⅲ 从历代诺贝尔奖获得者看化学的进展 478

索引 486

人名索引 486

主题词索引 495

图版·简历来源 498