20世纪化学史

作者简介

本书以丰富翔实史料为依据描 绘20世纪化学史的绚丽篇章。传统 化学学科老树发新枝，高分子化学、 药物化学已从有机化学独立出来； 今日分析化学称之为分析物理不算 过分。物理化学犹如一匹奔马，化学 热力学、化学动力学、结构化学和量 子化学是它的四条腿，加上电化学 和光学，在本书皆专章描述。生物化 学在本世纪崛起，分子生物学成为 热门，本书重点评述。对新兴的环境 化学和与增产粮食有关的化肥与农 药在本书有适当篇幅，体现了对生 存与发展的关注。从60年代起，化 学又带上电子技术和计算机技术的 翅膀，本书所描述的是奔向21世纪 的新化学的历史。学科日益交叉是 本世纪的特点，本书开宗明义第一 章“新物理学促使化学面貌一新”。 书末附有诺贝尔化学奖获得者简况 表，堪称20世纪化学大事记。

《20世纪化学史》的书摘

第一章

新物理学促使化学面貌一新

化学，在19世纪大发展的基础上，在20世纪继续有所前进，有

所扩展。然而，20世纪的化学发展，绝不只是对19世纪的化学成就

做出一些增补或是填充部分空白，而是发生了一系列革命性的变化。

这首先是由世纪之交物理学三大发现开始的，X射线、放射性和电子

的发现，揭开了一个客观存在的、但我们一直没有觉察到的崭新世界

——“微观世界”。这个崭新世界的揭露是非常可喜的现象，因为人

类认识自然的本领有了新的跃进，从“宏观世界”进入到“微观世界”。

但是微观世界的自然规律有别于宏观世界，牛顿力学的体系显然不

能适用了，这就要求人们在观念上作出革新。这就是通常所说的发

生在20世纪之初的物理学革命。1900年由普朗克（MaxKarl Ernst

Ludwig，1858—1947）提出的量子论，1905年由爱因斯坦（AlbertEin－

stein，1879—1955）提出的狭义相对论，吹响了20世纪物理学革命进

军的号角。从此，不仅在物理学中引起一系列的变革，并且还带动了

其他学科，特别是化学的革命发展。物理学革命的一系列成果，如量

子论、相对论、光电效应、波粒二象性、量子力学、测不准原理等构成

的新物理学，促使化学面貌一新，登上了一个崭新的台阶。化学研究

的对象，也发生了天翻地覆的变化。恩格斯说：“在19世纪，对于化

学家是原子的世纪。”道尔顿的原子论和门捷列夫周期表等伟大成

果，皆出自化学家之手，而分子运动论的业绩则属于物理学家们。因

此，对于物理来说，可称为分子的世纪。但是到了20世纪，情况发生

了逆转。原子物理学都是物理学家们的业绩，而化学家则工作于分

子的领域。因此，可以说，在20世纪，对于物理来说是原子的世纪，

而对于化学来说是分子的世纪。但是，分子是由原子组成的，原子并

非莫破质点而是有结构的。化学工作在新物理学的基础上，因而面

貌一新，并在知识层次上登上一个新的台阶。这就解释了编写20世

纪化学史为什么要从物理学革命写起。因为不这么做，就不能把化

学在20世纪的发展变化写清楚。这是兄弟学科之间交流和借鉴的

问题，而非学科的隶属问题，也不能认为化学于19世纪在原子学科

上带了头，就可以老子天下第一。

一、早期量子论的诞生

从整个发展过程来看，通常把普朗克在1900年提出的“量子论”

做为20世纪物理学革命的开端。但是正像科学史上许多带有划时

代的重要事件一样，在一开始的时候，它的提出者有可能认识不到它

的份量和深远意义。这就无怪乎普朗克在30多年以后还把他当年

的贡献称为“孤注一掷的行动”。

“一言以蔽之，我所做的事情可以简单地叫做孤注一掷的行动。

我生性平和，不愿进行任何吉凶未卜的冒险。然而……一个理论上

的解释……必需……以任何代价非把它找出不可，不管代价多么高

……我认为，那两条（热力学）定律必须在任何情况下都保持成立。

至于别的一些，我就准备牺牲我以前对物理定律所抱的任何一个信

念……”以上是1931年10月7日普朗克给罗伯特·威廉·伍德

（RobertWilliamWood）的信。

什么事情使“生性平和”的普朗克，不惜付出“代价”和“牺牲”，甘

愿从事“孤注一掷”的冒险呢？这就是发生在20世纪初的“紫外灾

难”。

书籍目录

目录

序

前 言

第一章 新物理学促使化学面貌一新

一、早期量子论的诞生

二、原子结构模型的演进（1890―1925）

三、波粒二象性

四、原子结构的量子力学描述

五、化学键的电子理论

第二章 放射化学和核化学

一、放射化学的开端

二、同位素问题

三、核蜕变

四、人工放射性

五、中子引起人工放射

六、核裂变的发现

七、铀的链式反应和原子能的开发

八、超铀元素

九、超重核稳定岛及其攻坚战

十、中国放射化学和核化学

十一、放射化学和核化学发展趋势

十二、核反应化学的若干活跃领域

第三章 结构化学

一、晶体结构分析的历史发展

二、晶体结构分析与生物大分子

三、元素和化合物的结构化学

四、晶体缺陷与表面的结构化学

五、蛋白质工程进展

六、中国结构化学

七、结构化学发展趋势

第四章 量子化学

一、量子化学发展的历史

二、价键法和分子轨道法

三、氢分子和氦原子的量子化学计算

四、分子轨道对称守恒原理和前线轨道理论

五、量子化学计算方法的演进

六、量子化学基础理论研究现状及发展趋势

七、中国量子化学

第五章 化学热力学

一、能斯特和热力学第三定律

二、线性非平衡态热力学奠基人昂萨格和他的倒易关系

三、远平衡态热力学的奠基人普里高津和他的耗散结构理论

四、活性过程是吐熵过程

五、中国化学热力学

六、化学热力学发展趋势

第六章 化学动力学与催化

一、双分子反应速率的理论探讨

二、链反应的发现和自由基化学的兴起

三、单分子反应理论

四、快速反应动力学

五、复杂反应动力学

六、微观反应动力学

七、催化

八、中国的催化作用和化学动力学研究

第七章 电化学

一、电解质溶液理论

二、电化学学科发展趋势

三、电化学研究中的难题

四、中国电化学

第八章 光化学

一、光化学的形成和发展

二、有机光化学

三、配合物光化学

四、皮秒光化学

五、气相光化学

六、环境光化学

七、照相光化学

八 光化学研究趋势

九、中国光化学发展概况

第九章 分析化学

一、传统定量分析化学的发展

二、微量分析

三、电分析化学的发展

四、光学分析方法的发展

五、色谱分析法的崛起

六、质谱分析

七、核磁共振

八、放射化学分析法的兴起

九、中国分析化学

十、分析化学发展趋势

第十章 无机化学

一、无机化学的衰落和兴起

二、命名法

三、填满周期表

四、配位化合物

五、旋光性

六、硅酮

七、硅烷和硼烷

八、氟化学

九、惰性气体

十、稀土元素

十一、过渡金属原子簇化学

十二、碳原子簇化合物

十三、高温超导材料

十四、无机晶体材料

十五、中国无机化学

十六、无机化学学科发展趋势

第十一章 有机化学

一、发展概况

二、理论进展

三、立体化学

四、有机合成化学

五、天然产物化学

六、金属有机化学和元素有机化学

七、物理有机化学

八、有机化合物的分离和分析

九、中国有机化学

十、有机化学学科发展趋势

第十二章 药物化学

一、化学药物的开端

二、抗疟剂

三、磺胺类药物

四、抗菌素

五、类固醇类药物

六、控制和诱发生育力的药物

七、维生素

八、心血管病类药物

九、影响中枢神经系统（CNs）的药物

十、癌症的研究

十一、中国药物化学

十二、新药设计的现状与趋势

第十三章 高分子化学及高分子合成工业的发展

一、大分子概念的提出及高分子化学的建立

二、高分子化学及其工业蓬勃发展的20年

三、50年代以来的现代高分子化学与工业

四、合成橡胶工业发展的历史

五、塑料工业发展的历史

六、化学纤维工业发展的历史

七、高分子化学合成与石油化学工业的发展

第十四章 生物化学I――生命物质组成成分与结构研究

一、引言

二、蛋白质和酶

三、核酸化学的兴起

四、糖类的研究

五、食用脂肪和必需脂肪酸

六、酶和辅酶

七、激素

八、营养学新篇

第十五章 生物化学Ⅱ――生物化学过程

一、生物化学能和ATP

二、光合作用研究的进展

三、中间代谢基本途径的阐明

四、糖原的生物合成

第十六章 分子生物学的诞生和发展

一、分子生物学的本质

二、分子生物学诞生的学术背景

三、DNA双螺旋结构的建立

四、遗传密码的破译

五、生命体系的合成

六、重组DNA和基因工程

七、生命究竟是什么？

八、分子生物学的若干重大突破

九、生物化学与分子生物学的发展趋势

十、中国生物化学和分子生物学发展概况

第十七章 环境化学的兴起

一、环境问题由来已久，于今为烈

二、环境化学兴起的学术背景

三、保护臭氧层

四、减少酸雨

五、预防气候变化：温室效应

六、更清洁的水和废物的安全处理

七、垃圾资源化

八、放射性废物的管理

九、有关环境与发展的几点思考

十、什么是环境化学？

十一、环境化学学科发展趋势

十二、中国环境化学进展

第十八章 化学与粮食

一、人口增加与粮食需求

二、合成氨工业发展史

三、农药工业发展史

四、发展方向

附录1901―1997年诺贝尔化学奖获得者简况表

主要参考书目

内容概要

作者简历

郭保章，安徽阜南人。1926年

生。1950年毕业于北京大学化学系。

历任首都师范大学化学系教授、《化

学通报》、《化学教育》编委、近现代

化学史专业硕士研究生导师。主要著

作有：《世界化学史》（1992年）、《化

学史简明教程》（1985年，合著）、

《中国化学教育史话》（1993年，合

著）、《中国现代化学史略》（1995

年）、参编《中国大百科全书》（化学

卷）（1989年），校订《化学文献的使

用》（1987年）。发表有关自然科学史

论文20余篇。

章节摘录

　　要检验这一定律的有效性是不容易的。能斯特不得不亲自收集大部分必需的数据，他提出的热定理使人们有可能全面地测定比热、转变点和平衡。遗憾的是，在相当长的时间内他使用了某种程度的不合理方法，因而虽然事实上支持他的理论数据逐渐积累起来了，但是他花了很长的时间才证明他的理论。量子理论的应用，对他的理论的最后验证起了决定性的作用。后来情况很清楚，通过形成能斯特原理和能斯特全面地测定了低温下的比热，他对化学的发展作出了具有根本性重要意义的贡献。因而1921年授予他1920年的诺贝尔化学奖金，以“承认他在热化学方面的成就。”　　普朗克曾经谈到，一种溶液在绝对零度不可能具有零熵；但是G·N.路易斯（Lewis，1875-1946）于1927年指出，普朗克对能斯特定理的修改是不够的。只有纯粹的完美的晶体在绝对零度才具有零熵。这已由加州伯克利路易斯研究所的吉布森（Gibson）和吉奥克（W.F.Giaugue，1895-）在实验上所证明，他们发现无定形甘油具有很清楚的零点能量，而结晶甘油不具有。　　约在1920年前后的数年内，路易斯和他的助手们为了验证第三定律的有效性曾进行了一系列很细致的研究。这一工作后来由他的学生吉奥克（朱起鹤的老师）继续，并使其达到了高的精确度。为了获得很低的温度，路易斯采取绝热去磁的方法。通过液氮的蒸发，有可能达到绝对零度以上不到一度，而吉奥克的方法能够达到的温度为绝对零度以上的千分之几。熵是衡量某一物质分子或原子不规则的尺度。如果是一顺磁性盐类，例如硫酸钆或硫酸钾铬，用液氮尽可能深度地给予冷却，这时受到强磁场的作用，盐中的金属原子便趋予以某种样式排列，这便引起熵的减低。这时热量向周围环境中发散。然后将这种盐予以绝热去磁，亦即与环境隔绝并切断通往电磁体的电流，则磁化作用引起的原子排列即行消失，从而引起温度下降。　　……

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