现代化学史

第1篇近代化学走向成熟

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　/003

1.1　化学的源流　/003

1.1.1　希腊人的物质观　/004

1.1.2　炼金术　/004

1.1.3　医（学）化学　/006

1.1.4　技术的遗产　/007

1.1.5　17世纪的化学　/007

1.1.6　波义耳与粒子论哲学　/008

1.1.7　燃素说　/010

1.2　气体化学的发展　/010

1.2.1　布莱克：碳酸气的发现与定量研究　/011

1.2.2　普利斯特里与氧气的发现　/012

专栏1　以科学和神学的融合为目标的普利斯特里　/012

1.2.3　舍勒与氧气的发现　/013

1.2.4　卡文迪许与氢气的发现　/014

1.3　拉瓦锡与化学革命　/014

1.3.1　拉瓦锡与燃烧的新理论　/015

1.3.2　燃素说的打破与新的化学理论　/016

专栏2　优秀的官员、大化学家拉瓦锡和他的妻子　/018

1.4　18世纪的化学与社会　/020

1.4.1　化学产业的开始　/020

参考文献　/021



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　/023

2.1　原子说与原子量的确定　/023

2.1.1　世纪更替时的状况　/024

2.1.2　道尔顿的原子说与原子量　/025

2.1.3　元素符号　/026

2.1.4　盖·吕萨克的结合体积比与阿伏伽德罗假说　/027

2.1.5　贝采利乌斯的原子量　/028

2.1.6　普劳特的假说　/029

2.1.7　围绕原子量的混乱与当量　/030

2.2　电化学的出现及其影响　/030

2.2.1　伏特的电池和电化学的出现　/030

2.2.2　电化学二元论　/032

2.2.3　法拉第和电分解法则　/032

专栏3　戴维、法拉第与皇家研究所　/033

2.3　有机化学的诞生与围绕原子、分子的混乱　/035

2.3.1　新的有机化合物和异构体的发现　/036

2.3.2　有机化合物的分析与李比希　/036

2.3.3　有机化合物的分类：根的概念　/037

2.3.4　新的类型理论　/039

2.3.5　坎尼扎罗使阿伏伽德罗假说起死回生　/041

2.3.6　原子、分子的实在性与化学家　/042

2.4　有机化学的确立与发展　/042

2.4.1　原子价的概念与化学结构式　/042

2.4.2　苯和芳香化合物的结构　/044

2.4.3　碳的四面体说与立体化学　/045

2.4.4　有机化合物的分析　/048

2.4.5　合成方法的进步　/048

2.5　元素周期律　/050

2.5.1　分光法的引入与新元素的发现　/050

2.5.2　元素分类的早期尝试　/050

2.5.3　门捷列夫和迈耶尔的周期律　/052

2.6　分析化学、无机化学的进步　/054

2.6.1　定性分析、定量分析和容量分析　/054

2.6.2　仪器分析　/055

2.6.3　原子量的确定　/056

2.6.4　氟的发现和莫瓦桑　/056

2.6.5　稀土元素的分离　/057

2.6.6　稀有气体的发现和周期表的修正　/059

2.6.7　维尔纳与配位化学的诞生　/060

2.7　热力学?气体分子运动理论　/062

2.7.1　卡诺与热机器　/063

2.7.2　能量守恒定律与热功等量　/063

2.7.3　热力学第二定律和熵　/064

2.7.4　气体分子运动理论的发展　/067

2.7.5　玻尔兹曼和熵　/068

2.8　物理化学的诞生和发展　/069

2.8.1　气体的性质　/070

2.8.2　从热化学到化学热力学　/070

2.8.3　化学反应理论的起步　/072

2.8.4　溶液的性质与渗透压　/073

2.8.5　电离学说与阿伦尼乌斯、范特霍夫、奥斯特瓦尔德　/075

专栏4　阿伦尼乌斯与地球温暖化　/076

2.8.6　胶体和表面化学　/078

专栏5　泡克尔斯和瑞利卿　/079

2.9　天然有机化学　/080

2.9.1　糖的结构与合成　/081

2.9.2　卟啉及其衍生物　/082

2.9.3　蛋白质和氨基酸　/083

2.9.4　核酸的发现　/084

2.9.5　萜烯类　/085

2.10　生物化学的诞生之路　/085

2.10.1　农业化学与植物营养　/086

2.10.2　发酵化学　/087

2.10.3　呼吸与生物体内的氧化　/088

2.10.4　消化与代谢　/089

2.11　化学家的教育　/090

2.11.1　19世纪初的状况　/090

2.11.2　李比希的教育改革及其影响　/091

专栏6　李比希与化学教育的革新　/092

2.11.3　其他国家的状况　/093

2.12　19世纪的化学产业　/094

2.12.1　制碱产业　/095

2.12.2　肥料产业　/095

2.12.3　煤焦油化合物与合成染料　/096

2.12.4　天然染料的合成与合成化学产业　/097

2.12.5　制药产业　/098

2.12.6　炸药产业　/098

2.12.7　金属与合金　/099

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

第3章 19世纪末至20世纪初物理学的革命

——X射线、放射线、电子的发现和量子论　/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

——原子·分子科学的成熟与壮大　/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　**次世界大战与化学及化学产业　/268

4.13.3　**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

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）

——基于分子的生命现象的理解　/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



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