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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nipponium208

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GFP294

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