現代化學史

ISBN13：9787122320551

出版社：化學工業出版社

作者：(日)廣田襄

譯者：丁明玉

出版日：2023/11/01

裝訂／頁數：精裝／508頁

規格：26cm*19cm (高/寬)

版次：一版

編輯推薦

論述20世紀物理學和生物學發展的書很多，但論述20世紀基礎化學發展的書卻非常少。以過去化學的概念來考慮，化學領域的確沒有出現能與物理學中的相對論和量子力學，生物學中的DNA結構解析相提並論的性進展。但是，化學的發展歷史也充滿了許多智慧的碰撞和令人興奮的發現與發明。而且，從理解物質本質的角度來看，基於量子理論對物質結構和反應的理解是化學的巨大進步。如果從分子結構解析的角度來看，DNA的結構解析本身也可以說是化學領域的一大發現。

廣田襄所寫的這本《現代化學史》不拘泥於化學、物理學、生物學的學科框架，而是把化學看作「原子、分子的科學」來寫的。 《現代化學史》以20世紀基礎化學的發展為主線，將化學與物理學、生物醫學等相關領域相互聯繫而發展起來的，將它對社會產生的影響以及受社會的影響都包括在內，概覽其發展的歷史，對於重要的發現是怎樣產生的，對其背景也有探索。弄清楚追憶其充滿活力的歷史，思考其未來，這是化學史的魂。

《現代化學史》的引進也是一個機緣巧合，湖南大學留日工學博士吳海龍教授於兩年前赴日參加相關學術交流時，在日本書店偶然發現了這本書並帶回國於我，而我作為化學編輯多年，也正有此意，也一直希望能夠有這麼一本反映現當代化學發展脈絡的史書。因此就萌發了引進這本書的想法。但這本書的翻譯工作其實並不容易，譯者既要有深厚的化學知識和語言表達功底，還要熟練日語的。在遴選譯者方面做了不少的調查，多方求證後和清華大學化學系丁明玉教授達成一致。丁明玉教授為分析化學出身，學術作風一貫嚴謹，也曾在化學工業出版社出版過教材，值得信賴，另在日本留學多年，日語更沒問題，這從根本上保證了這本書的翻譯水平和質量。

內容簡介

20世紀開始，化學吸收了物理學發展的成果，闡明了化學鍵的本質，能夠在原子、分子層次理解物質結構和化學反應的本質；同時也為理解生命現像打下了基礎，促進了分子生物學的興起，為生命科學的發展做出了巨大貢獻。

《現代化學史》引自日本，分三篇敘述。第1篇近代化學走向成熟，講述19世紀化學的形成與發展過程；第2篇現代化學的誕生與發展，講述了20世紀前半葉現代化學的誕生及其發展；第3篇當代化學，講述了20世紀後半葉化學各個分支領域的發展狀況。書中不僅有對化學原理、化學反應方面的成果記載，也有對化學發展起重要作用的化學裝置的發明,還包括了現代化學發展的所有里程碑意義的發現。內容全面，史料詳實，公正。

作者簡介

廣田襄，國籍日本，京都大學榮譽教授，2000年退休於京都大學。曾任日本化學會理事，副會長。京都市青少年科學學術顧問。 2010年後任自然科學研究機構教育評審委員會委員。 丁明玉，清華大學化學院副院長、博士生導師，教授。曾留學日本山梨大學工學部生物工學科，研究方向為新型色譜固定相的研究；色譜及其聯合技術；中藥化學。

內頁插圖

2001年諾貝爾化學獎得主 野依良治與2008年諾貝爾物理學獎得主 益川敏英 聯手這本書給讀者。

目錄

第1篇近代化學走向成熟

第1章 近代化學之路

——18 世紀末以前的化學：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（學）化學　/006

1.1.4　技術的遺產　/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　氣體化學的發展　/010

1.2.1　布萊克：碳酸氣的發現與量化研究　/011

1.2.2　普立茲與氧氣的發現　/012

專欄1　以科學和神學的融合為目標的普立茲　/012

1.2.3　舍勒與氧氣的發現　/013

1.2.4　卡文迪許與氫氣的發現　/014

1.3　拉瓦錫與化學　/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　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　化學產業的開始　/020

參考文獻　/021 第2章 近代化學的發展

——19世紀的化學：原子·分子概念的確立與分化　/023

2.1　原子說與原子量的決定　/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　貝採利烏斯的原子量　/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　電化學的出現及其影響　/030

2.2.1　伏特的電池和電化學的出現　/030

2.2.2　電化學二元論　/032

2.2.3　法拉第與電分解法則　/032

專欄3　戴維、法拉第與研究所　/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現　/036

2.3.2　有機化合物的分析與李比希　/036

2.3.3　有機化合物的分類：根的概念　/037

2.3.4　新的模式理論　/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　方法的進步　/048

2.5　元素週期律　/050

2.5.1　分光法的引入與新元素的發現　/050

2.5.2　元素分類的早期嘗試　/050

2.5.3　門捷列夫和邁耶的周期律　/052

2.6　分析化學、無機化學的進步　/054

2.6.1　定性分析、定量分析與容量分析　/054

2.6.2　儀器分析　/055

2.6.3　原子量的決定　/056

2.6.4　氟的發現與莫瓦桑　/056

2.6.5　稀土元素的分離　/057

2.6.6　稀有氣體的發現與週期表的修正　/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　能量守恆定律與熱功等量　/063

2.7.3　熱力學第二定律與熵　/064

2.7.4　氣體分子運動理論的發展　/067

2.7.5　玻爾茲曼和熵　/068

2.8　物理化學的誕生與發展　/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　/081

2.9.2　卟啉及其衍生物　/082

2.9.3　蛋白質與胺基酸　/083

2.9.4　核酸的發現　/084

2.9.5　萜烯類　/085

2.10　生物化學的誕生之路　/085

2.10.1　農業化學與植物營養　/086

2.10.2　發酵化學　/087

2.10.3　呼吸與生物體內的氧化　/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世紀的化學產業　/094

2.12.1　製鹼產業　/095

2.12.2　肥料產業　/095

2.12.3　煤焦油化合物與染料　/096

2.12.4　天然染料的與化學產業　/097

2.12.5　製藥產業　/098

2.12.6　炸藥產業　/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　/102

專欄7　吉田彥六郎與漆的研究　/103

參考文獻　/104

近現代的化學與科學‧技術史年表（至19世紀末）　/108 第2篇　現代化學的誕生與發展

第3章 19世紀末至20世紀初物理學的

——X射線、放射線、電子的發現與量子論　/113

3.1　電子的發現　/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現　/115

3.1.3　電子電荷的測定　/117

3.2　X射線的發現及早期研究　/118

3.2.1　X射線的發現　/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　莫塞萊的研究與原子　/121

3.3　放射能的發現與同位素　/122

3.3.1　貝克勒爾的發現　/123

3.3.2　居禮夫婦發現鐳　/123

專欄9　居禮夫婦　/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　放射性同位素與放射遷移系列　/128

3.3.6　陽極線與品質分析：穩定同位素　/129

3.3.7　重氫的發現　/131

3.4　原子的真實性　/131

3.4.1　19世紀的物理學家與原子　/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　/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　盧瑟福發現原子核　/138

3.6.2　玻爾的原子模型　/139

3.6.3　玻爾理論的發展與原子結構　/141

3.6.4 　中子的發現與核的結構　/143

3.7　量子力學的出現與化學　/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　薛丁格波動方程式與氫原子　/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　量子力學與化學　/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徵　/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　酸鹼概念　/160

4.3　物理化學（Ⅱ）：化學鍵理論與分子結構理論　/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　/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　採用X射線·電子射線繞射的結構解析　/171

專欄11　J. D.伯納爾：科學聖人的遺產與複雜性　/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　化學反應論的發展　/179

4.4.2　熱反應的理解與連鎖反應　/183

4.4.3　光反應與激發態分子　/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　人工放射能的發現　/191

4.5.3　核分裂的發現　/192

專欄12　核分裂發現中哈恩與邁特納的貢獻　/194

4.5.4　超鈾元素　/196

4.5.5　放射性核種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　採用放射能的分析　/203

4.6.6　放射年代測定　/204

4.7　無機化學　/204

4.7.1　新元素的發現與週期表的完成　/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：硼和矽的氫化物　/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化學的發展　/215

4.8.1　物理有機化學的誕生與發展　/216

4.8.2　自由基　/218

4.8.3　立體化學的發展　/219

4.8.4　有機化學的發展　/220

4.8.5　高分子化學的誕生與發展　/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　蛋白質與胺基酸　/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　/231

4.9.6　維他命和胡蘿蔔素　/232

4.10　生物化學的確立與發展：動態生物化學　/234

4.10.1　酶研究的發展　/234

專欄14　薩姆納不屈的鬥志與圍繞酵素本質的論爭　/237

4.10.2　呼吸與生物體內的氧化還原　/239

4.10.3　糖分解機制的闡明與檸檬酸循環　/242

4.10.4　光　/246

4.10.5　脂質代謝　/246

4.10.6　蛋白質與胺基酸代謝　/247

4.10.7　維生素和　/248

4.11　應用化學的發展　/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　塑膠　/255

4.11.4　人造纖維與尼龍　/256

4.11.5　橡膠　/257

4.11.6　化學療法與藥品　/258

4.11.7　農藥的問世　/260

4.12　日本的化學　/261

4.12.1　教育·研究環境的整頓　/261

4.12.2　20世紀初的領導化學家　/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世紀前半葉化學產業的變化　/267

4.13.2　世界大戰與化學及化學產業　/268

4.13.3　世界大戰後的化學產業　/268

4.13.4　第二次世界大戰與化學　/270

參考文獻　/271

近現代的化學與科學‧技術史年表（20世紀前半葉）　/276 第3篇　當代化學

第5章 20世紀後半葉的化學（Ⅰ）　/281

5.1　整體特徵　/282

5.1.1　第二次世界大戰後科學的社會背景　/282

5.1.2　日本的狀況　/283

5.1.3　20世紀後半葉化學的特性　/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：採用繞射法的結構確定　/285

專欄17　複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　受惠於偶然的下村脩的人生與GFP 　/294

5.2.3　雷射的出現與分子光譜的發展：分子結構與電子狀態的觀測　/298

5.2.4　電子光譜法的發展：原子內層與表面狀態的觀測　/307

5.2.5　磁振造影法：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：化學現象的理解與預測　/321

5.3.1　量子化學計算　/322

5.3.2　熱力學與統計力學　/326

5.4　化學反應研究的精密化　/329

5.4.1　反應速率、反應中間體的實驗性研究　/330

5.4.2　短壽命種的觀測與高速反應的研究　/333

5.4.3　基元反應的動力學　/336

5.4.4　激發態分子的動力學　/339

5.4.5　光化學　/341

5.4.6　反應理論的進步　/343

5.4.7　表面反應與催化反應　/347

5.5　新物質的發現與　/349

5.5.1　新元素和新物質群　/350

5.5.2　有機化合物的新法　/353

5.5.3　天然有機化合物的　/359

專欄20　天才有機化學家伍德沃德　/360

專欄21　圍繞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　磁性與磁鐵　/376

5.6.4　光學性質　/378

5.7　地球、環境與宇宙化學　/380

5.7.1　地球·環境化學　/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世紀後半葉的化學（Ⅱ）

——基於分子的生命現象的理解　/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　生物化學的發展（Ⅰ）：DNA與RNA化學　/407

6.2.1　DNA訊息的轉錄與翻譯　/408

6.2.2　DNA的複製、修復、壽命　/413

專欄23　另類化學家穆利斯與PCR的開發　/415

6.2.3　核酸的操作與鹼基序列的確定　/417

專欄24　兩度獲得諾貝爾化學獎的桑格　/420

6.2.4　RNA的功能與蛋白質的、分解　/422

6.3　生物化學的發展（Ⅱ）：酵素、代謝、分子生理等　/428

6.3.1　酶的結構與反應機制的闡明　/428

6.3.2　代謝研究的發展及其影響　/430

6.3.3　生物膜與膜輸送　/433

6.3.4　生物體內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　/439

6.3.6　訊號傳遞　/443

6.3.7　免疫與遺傳重組　/446

參考文獻　/447

近現代的化學與科學‧技術史年表（20世紀後半葉）　/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世紀後半葉的化學　/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　化學的現況與主題　/460

7.2.3　化學中的大問題是什麼　/465

7.3　今後的化學和對化學的期待　/466 結尾　/471 後記　/472 附錄　/ 473

Ⅰ　元素發現的歷史　/474

Ⅱ　與李比希有關的諾貝爾獎得主圖　/476

Ⅲ　從歷代諾貝爾獎得主看化學的進展　/478 索引　/ 486

人名索引　/486

主題詞索引　/495 圖版·履歷來源　/498

精彩書摘

何為化學？這個問題可從下面的事情體會到。回顧1960年以後的諾貝爾化學獎，發現得獎對象的表現往往可以看成是屬於分子生物學領域的。化學領域的諾貝爾獎評選委員會也包括了分子生物學、生物物理學，似乎考慮很廣泛。另一方面，在近十多年獲得諾貝爾化學獎的人中，多人坦陳「不認為自己是化學家，所以獲得諾貝爾化學獎感到意外」。這一現狀正好說明即使是獲得諾貝爾化學獎的科學家對何為化學也沒形成共識。這到底是怎麼回事呢？要回答這個問題就有必要回顧化學是怎麼發展、化學的概念是如何演變而來的。

20世紀自然科學的發展的確引人注目。前半世紀是以量子力學和相對論為代表的物理學的，後半個世紀是始於DNA結構解析的分子生物學的興起，以及隨之而來的生命科學大發展帶來的生物學的。與之相比，化學又是怎樣的情形呢？化學也在20 世紀獲得了很大發展。吸收物理學發展的成果，闡明了化學鍵的本質，能夠在原子、分子層次理解物質結構和化學反應的本質。同時也為理解生命現像打下了基礎，促進了分子生物學的興起，為生命科學的發展做出了巨大貢獻。但是，也由此產生了化學是否失去了其獨立性，只是物理學或生物學的一部分的疑問。數年前關於化學在自然科學中的地位，在的科學雜誌上曾有討論。認為化學成了為其他領域服務的學問，而作為學科領域的重要性被弱化了。

化學原本產生於人們想了解人類世界中存在的物質的組成和變化的慾望。如果把化學看成研究物質的結構、性質和反應的學問的話，那化學研究的對象就非常廣泛，從宇宙空間裡存在的物質直至生命，的確是無限的，理應可以說化學位於自然科學的中心。我們對物質的理解在20世紀有了顯著進步，現在已經達到了可以觀測和控制原子和分子的階段。而且化學具有創造新物質的特點，這在其他自然科學領域是沒有的。

如果考慮化學的應用面，人類從化學的成果中所得到的恩惠大到難以估量。我們的生活被基於高分子化學成果的纖維和塑膠所包圍，90%以上的能量依賴化學能。醫學和藥學得益於生物化學和化學的進步而取得了長足發展。在農業領域，化學肥料的使用支撐了20世紀出現的人發式成長。於是，化學滲透到工業、醫學、藥學、農業等各個領域，豐富了人類的物質生活。現代化學處於以奈米科學為基礎的物質科學、材料科學的中心，其應用為人類生活帶來重大影響。另外，在生命科學的前沿研究中，分子層次的化學研究的重要性正在提升。雖然化學也有涉及公害和破壞環境的負面因素，但現在化學的研究領域仍不斷擴大。