第1篇近代化學(xué)走向成熟

第1章 近代化學(xué)之路

18 世紀(jì)末之前的化學(xué)：原子·分子科學(xué)的曙光　/003

1.1　化學(xué)的源流　/003

1.1.1　希臘人的物質(zhì)觀　/004

1.1.2　煉金術(shù)　/004

1.1.3　醫(yī)（學(xué)）化學(xué)　/006

1.1.4　技術(shù)的遺產(chǎn)　/007

1.1.5　17世紀(jì)的化學(xué)　/007

1.1.6　波義耳與粒子論哲學(xué)　/008

1.1.7　燃素說(shuō)　/010

1.2　氣體化學(xué)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(xué)和神學(xué)的融合為目標(biāo)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(xué)革命　/014

1.3.1　拉瓦錫與燃燒的新理論　/015

1.3.2　燃素說(shuō)的打破與新的化學(xué)理論　/016

專欄2　優(yōu)秀的官員、大化學(xué)家拉瓦錫和他的妻子　/018

1.4　18世紀(jì)的化學(xué)與社會(huì)　/020

1.4.1　化學(xué)產(chǎn)業(yè)的開(kāi)始　/020

參考文獻(xiàn)　/021



第2章 近代化學(xué)的發(fā)展

19世紀(jì)的化學(xué)：原子·分子概念的確立與專業(yè)分化　/023

2.1　原子說(shuō)與原子量的確定　/023

2.1.1　世紀(jì)更替時(shí)的狀況　/024

2.1.2　道爾頓的原子說(shuō)與原子量　/025

2.1.3　元素符號(hào)　/026

2.1.4　蓋·呂薩克的結(jié)合體積比與阿伏伽德羅假說(shuō)　/027

2.1.5　貝采利烏斯的原子量　/028

2.1.6　普勞特的假說(shuō)　/029

2.1.7　圍繞原子量的混亂與當(dāng)量　/030

2.2　電化學(xué)的出現(xiàn)及其影響　/030

2.2.1　伏特的電池和電化學(xué)的出現(xiàn)　/030

2.2.2　電化學(xué)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(jī)化學(xué)的誕生與圍繞原子、分子的混亂　/035

2.3.1　新的有機(jī)化合物和異構(gòu)體的發(fā)現(xiàn)　/036

2.3.2　有機(jī)化合物的分析與李比�！�/036

2.3.3　有機(jī)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(shuō)起死回生　/041

2.3.6　原子、分子的實(shí)在性與化學(xué)家　/042

2.4　有機(jī)化學(xué)的確立與發(fā)展　/042

2.4.1　原子價(jià)的概念與化學(xué)結(jié)構(gòu)式　/042

2.4.2　苯和芳香化合物的結(jié)構(gòu)　/044

2.4.3　碳的四面體說(shuō)與立體化學(xué)　/045

2.4.4　有機(jī)化合物的分析　/048

2.4.5　合成方法的進(jìn)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(xué)、無(wú)機(jī)化學(xué)的進(jìn)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(xué)的誕生　/060

2.7　熱力學(xué)?氣體分子運(yùn)動(dòng)理論　/062

2.7.1　卡諾與熱機(jī)器　/063

2.7.2　能量守恒定律與熱功等量　/063

2.7.3　熱力學(xué)第二定律和熵　/064

2.7.4　氣體分子運(yùn)動(dòng)理論的發(fā)展　/067

2.7.5　玻爾茲曼和熵　/068

2.8　物理化學(xué)的誕生和發(fā)展　/069

2.8.1　氣體的性質(zhì)　/070

2.8.2　從熱化學(xué)到化學(xué)熱力學(xué)　/070

2.8.3　化學(xué)反應(yīng)理論的起步　/072

2.8.4　溶液的性質(zhì)與滲透壓　/073

2.8.5　電離學(xué)說(shuō)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(xué)　/078

專欄5　泡克爾斯和瑞利卿　/079

2.9　天然有機(jī)化學(xué)　/080

2.9.1　糖的結(jié)構(gòu)與合成　/081

2.9.2　卟啉及其衍生物　/082

2.9.3　蛋白質(zhì)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(xué)的誕生之路　/085

2.10.1　農(nóng)業(yè)化學(xué)與植物營(yíng)養(yǎng)　/086

2.10.2　發(fā)酵化學(xué)　/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(xué)家的教育　/090

2.11.1　19世紀(jì)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(xué)教育的革新　/092

2.11.3　其他國(guó)家的狀況　/093

2.12　19世紀(jì)的化學(xué)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(xué)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(xué)引入日本　/100

2.13.1　近代化學(xué)教育的開(kāi)始　/100

2.13.2　大學(xué)制度的確立與化學(xué)家的培養(yǎng)　/102

專欄7　吉田彥六郎與漆的研究　/103

參考文獻(xiàn)　/104

近現(xiàn)代的化學(xué)和科學(xué)·技術(shù)史年表（至19世紀(jì)末）　/108



第2篇　現(xiàn)代化學(xué)的誕生與發(fā)展

第3章 19世紀(jì)末至20世紀(jì)初物理學(xué)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(shí)驗(yàn)與電子的發(fā)現(xiàn)　/115

3.1.3　電子電荷的測(cè)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(zhì)與物質(zhì)結(jié)構(gòu)　/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(zhì)　/126

3.3.4　釷的放射能和元素的轉(zhuǎn)化　/127

3.3.5　放射性同位素和放射遷移系列　/128

3.3.6　陽(yáng)極線和質(zhì)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(shí)性　/131

3.4.1　19世紀(jì)的物理學(xué)家和原子　/132

3.4.2　布朗運(yùn)動(dòng)理論與愛(ài)因斯坦　/133

3.4.3　佩蘭的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)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(ài)因斯坦的光量子假說(shuō)　/136

3.6　原子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)　/141

3.6.4 　中子的發(fā)現(xiàn)與核的結(jié)構(gòu)　/143

3.7　量子力學(xué)的出現(xiàn)與化學(xué)　/143

3.7.1　海森堡的矩陣力學(xué)　/144

3.7.2　德布羅意波　/144

3.7.3　薛定諤波動(dòng)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(cè)不準(zhǔn)原理　/147

3.7.6　量子力學(xué)和化學(xué)　/148

參考文獻(xiàn)　/149



第4章 20世紀(jì)前半葉的化學(xué)

原子·分子科學(xué)的成熟與壯大　/151

4.1 　20世紀(jì)前半葉化學(xué)的特征　/152

4.2　物理化學(xué)（Ⅰ）：化學(xué)熱力學(xué)及溶液化學(xué)　/154

4.2.1　化學(xué)熱力學(xué)的完成　/155

4.2.2　溶液的物理化學(xué)　/158

4.2.3　酸堿概念　/160

4.3　物理化學(xué)（Ⅱ）：化學(xué)鍵理論和分子結(jié)構(gòu)理論　/160

4.3.1　化學(xué)鍵理論的誕生與G. N. 路易斯　/160

4.3.2　原子價(jià)鍵法　/163

專欄10　G. N.路易斯與朗格繆爾之間的爭(zhēng)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(jié)構(gòu)解析　/171

專欄11　J. D.伯納爾：科學(xué)圣人的遺產(chǎn)與復(fù)雜性　/174

4.3.8　分子分光學(xué)與結(jié)構(gòu)化學(xué)　/175

4.3.9　電子和核的磁性與磁共振　/178

4.4　物理化學(xué)（Ⅲ）：化學(xué)反應(yīng)論與膠體?表面化學(xué)　/179

4.4.1　化學(xué)反應(yīng)論的發(fā)展　/179

4.4.2　熱反應(yīng)的理解與連鎖反應(yīng)　/183

4.4.3　光反應(yīng)和激發(fā)態(tài)分子　/185

4.4.4　膠體化學(xué)　/186

4.4.5　表面與界面化學(xué)　/188

4.5　核·放射化學(xué)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(xiàn)　/194

4.5.4　超鈾元素　/196

4.5.5　放射性核素和放射能的化學(xué)利用　/197

4.6　分析化學(xué)　/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(cè)定　/204

4.7　無(wú)機(jī)化學(xué)　/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(xué)的進(jìn)步　/207

專欄13　小川正孝與nipponium　/208

4.7.3　有趣的無(wú)機(jī)化合物：硼和硅的氫化物　/210

4.7.4　固體的結(jié)構(gòu)與物性　/212

4.7.5　地球與宇宙化學(xué)　/213

4.8　有機(jī)化學(xué)（Ⅰ）：物理有機(jī)化學(xué)、高分子化學(xué)的誕生與合成化學(xué)的發(fā)展　/215

4.8.1　物理有機(jī)化學(xué)的誕生與發(fā)展　/216

4.8.2　自由基　/218

4.8.3　立體化學(xué)的發(fā)展　/219

4.8.4　有機(jī)合成化學(xué)的發(fā)展　/220

4.8.5　高分子化學(xué)的誕生與發(fā)展　/224

4.9　有機(jī)化學(xué)（Ⅱ）：天然有機(jī)化學(xué)和生物化學(xué)的基礎(chǔ)　/226

4.9.1　糖　/226

4.9.2　蛋白質(zhì)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(xué)的確立與發(fā)展：動(dòng)態(tài)生物化學(xué)　/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(zhì)的論爭(zhēng)　/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(jī)理的闡明和檸檬酸循環(huán)　/242

4.10.4　光合成　/246

4.10.5　脂質(zhì)代謝　/246

4.10.6　蛋白質(zhì)和氨基酸代謝　/247

4.10.7　維生素和激素　/248

4.11　應(yīng)用化學(xué)的發(fā)展　/250

4.11.1　空氣中固氮與高壓化學(xué)　/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(xué)療法與藥品　/258

4.11.7　農(nóng)藥的問(wèn)世　/260

4.12　日本的化學(xué)　/261

4.12.1　教育·研究環(huán)境的整頓　/261

4.12.2　20世紀(jì)初的領(lǐng)導(dǎo)型化學(xué)家　/262

專欄16　喜多源逸與京都學(xué)派的形成　/264

4.13　化學(xué)與社會(huì)　/266

4.13.1　20世紀(jì)前半葉化學(xué)產(chǎn)業(yè)的變化　/267

4.13.2　第一次世界大戰(zhàn)與化學(xué)及化學(xué)產(chǎn)業(yè)　/268

4.13.3　第一次世界大戰(zhàn)后的化學(xué)產(chǎn)業(yè)　/268

4.13.4　第二次世界大戰(zhàn)和化學(xué)　/270

參考文獻(xiàn)　/271

近現(xiàn)代的化學(xué)和科學(xué)·技術(shù)史年表（20世紀(jì)前半葉）　/276



第3篇　當(dāng)代化學(xué)

第5章 20世紀(jì)后半葉的化學(xué)（Ⅰ）　/281

5.1　整體特征　/282

5.1.1　第二次世界大戰(zhàn)后科學(xué)的社會(huì)背景　/282

5.1.2　日本的狀況　/283

5.1.3　20世紀(jì)后半葉化學(xué)的特點(diǎn)　/283

5.2　觀測(cè)、分析手段的進(jìn)步與結(jié)構(gòu)化學(xué)的成熟　/284

5.2.1　結(jié)構(gòu)解析方法的進(jìn)步：采用衍射法的結(jié)構(gòu)確定　/285

專欄17　復(fù)雜分子的結(jié)構(gòu)確定與多蘿西·霍奇金　/288

5.2.2　顯微鏡技術(shù)的飛躍進(jìn)步：細(xì)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(xué)的發(fā)展：分子結(jié)構(gòu)和電子狀態(tài)的觀測(cè)　/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(cè)　/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(jìn)步　/317

5.3　理論與計(jì)算化學(xué)的進(jìn)步：化學(xué)現(xiàn)象的理解和預(yù)測(cè)　/321

5.3.1　量子化學(xué)計(jì)算　/322

5.3.2　熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)力學(xué)　/326

5.4　化學(xué)反應(yīng)研究的精密化　/329

5.4.1　反應(yīng)速度、反應(yīng)中間體的實(shí)驗(yàn)性研究　/330

5.4.2　短壽命物種的觀測(cè)和高速反應(yīng)的研究　/333

5.4.3　基元反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)　/336

5.4.4　激發(fā)態(tài)分子的動(dòng)力學(xué)　/339

5.4.5　光化學(xué)　/341

5.4.6　反應(yīng)理論的進(jìn)步　/343

5.4.7　表面反應(yīng)和催化反應(yīng)　/347

5.5　新物質(zhì)的發(fā)現(xiàn)與合成　/349

5.5.1　新元素和新物質(zhì)群　/350

5.5.2　有機(jī)化合物的新合成法　/353

5.5.3　天然有機(jī)化合物的合成　/359

專欄20　天才有機(jī)化學(xué)家伍德沃德　/360

專欄21　圍繞河豚毒素的研究與結(jié)構(gòu)解析的競(jìng)爭(zhēng)　/363

5.5.4　超分子化學(xué)或主客體化學(xué)　/365

5.5.5　新的碳物質(zhì)　/367

5.6　功能?物性的化學(xué)：材料科學(xué)的基礎(chǔ)　/369

5.6.1　新的功能性物質(zhì)　/370

5.6.2　導(dǎo)電性物質(zhì)　/373

5.6.3　磁性與磁體　/376

5.6.4　光學(xué)性質(zhì)　/378

5.7　地球、環(huán)境和宇宙化學(xué)　/380

5.7.1　地球·環(huán)境化學(xué)　/380

5.7.2　宇宙化學(xué)　/383

5.7.3　生命起源　/385

參考文獻(xiàn)　/387



第6章 20世紀(jì)后半葉的化學(xué)（Ⅱ）

基于分子的生命現(xiàn)象的理解　/391

6.1　分子生物學(xué)、結(jié)構(gòu)生物學(xué)的誕生　/392

6.1.1　DNA結(jié)構(gòu)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(zhì)的結(jié)構(gòu)解析與結(jié)構(gòu)生物學(xué)的誕生　/402

6.2　生物化學(xué)的發(fā)展（Ⅰ）：DNA和RNA化學(xué)　/407

6.2.1　DNA信息的轉(zhuǎn)錄與翻譯　/408

6.2.2　DNA的復(fù)制、修復(fù)、壽命　/413

專欄23　另類化學(xué)家穆利斯與PCR的開(kāi)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(xué)獎(jiǎng)的桑格　/420

6.2.4　RNA的功能與蛋白質(zhì)的合成、分解　/422

6.3　生物化學(xué)的發(fā)展（Ⅱ）：酶、代謝、分子生理學(xué)等　/428

6.3.1　酶的結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機(jī)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(hào)傳遞　/443

6.3.7　免疫與遺傳重組　/446

參考文獻(xiàn)　/447

近現(xiàn)代的化學(xué)和科學(xué)·技術(shù)史年表（20世紀(jì)后半葉）　/450



第7章 20世紀(jì)的化學(xué)與未來(lái)　/453

7.1　20世紀(jì)的化學(xué)與諾貝爾獎(jiǎng)　/453

7.1.1　從諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)看到的20世紀(jì)的化學(xué)　/453

7.1.2　鮑林的預(yù)測(cè)與20世紀(jì)后半葉的化學(xué)　/458

7.2　迎接21世紀(jì)的化學(xué)　/459

7.2.1　圍繞科學(xué)的狀況的變化　/459

7.2.2　化學(xué)的現(xiàn)狀與課題　/460

7.2.3　化學(xué)中的大問(wèn)題是什么　/465

7.3　今后的化學(xué)和對(duì)化學(xué)的期待　/466



結(jié)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(guān)聯(lián)的諾貝爾獎(jiǎng)獲得者系統(tǒng)圖　/476

Ⅲ　從歷代諾貝爾獎(jiǎng)獲得者看化學(xué)的進(jìn)展　/478



索引　/ 486

人名索引　/486

主題詞索引　/495



圖版·簡(jiǎn)歷來(lái)源　/498