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化学的故事

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商品详情

书名:化学的故事
定价:48.0
ISBN:9787030537423
作者:杨天林
版次:1
出版时间:2018-04

内容提要:
回望历史,文字形成以前的陶器制作、大山深处丹炉里的徐徐火焰、中世纪点石成金的梦想、*早的无机合成和分离、天然化合物的分子设计和结构修饰等,无不记录着化学发展的足迹。
  本书生动描述了元素的发现和单质的制备、原子量的测定、元素周期律的形成和发展、原子-分子论建立的历程、有机合成相结构理论等化学史上的重要事件,并从化学的角度探讨人类文化与科学发展的关系、化学在古代社会发展史中所起的重要作用和扮演的主要角色,借此追寻和思考前人思想进化的历程。

目录:
目录
总序 科学中有故事 故事中有科学 i
前言 iii
第*章 走进化学 1
一、远古时期的化学 2
二、炼丹术和炼金术的兴起 3
三、化学发展的几个阶段 4
四、化学成为一门学科 6
第二章 现象背后的世界 8
一、火的重要性 9
二、黄金的梦想 13
三、炼金术的启示 16
第三章 从炼金术到化学 18
一、曙光初照 19
二、挑战传统 21
三、帕拉塞尔苏斯其人其事 23
四、赫尔蒙特和他的“柳树实验” 28
五、近代矿物学之父——阿格里柯拉 31
六、勇于实践 33
七、近代化学的诞生 35
第四章 从燃烧反应说起 38
一、“燃素说”盛衰 39
二、空气的组成和氧气的发现 43
三、卡文迪许发现了氢 49
四、拉瓦锡提出了氧化学说 54
五、《化学基础论》 55
六、质量守恒 56
第五章 中原子-分子学说的建立 59
一、化学基本定律 60
二、牛顿与化学亲和力 61
三、道尔顿的杰出工作 62
四、盖-吕萨克的创新思想 64
五、阿伏伽德罗的奇思妙想 65
六、电化二元论 68
七、为确立原子-分子论立功的康尼查罗 69
第六章 测定原子量的历史 78
一、道尔顿一一“第*个吃螃蟹的人” 79
二、贝采里乌斯一一近代化学大厦的建筑师 82
三、斯达与理查兹的卓越功绩 84
四、原子量基准的演变与现代原子量的测定 85
第七章 卤素家族 87
一、库特瓦和碘 88
二、巴拉尔发现了溴 90
三、氯的发现和确认 93
四、氟的制取*不容易 97
第八章 稀有气体元素的发现一一拉姆塞的故事 103
一、少年天才拉姆塞 104
二、拉姆塞和瑞利共同发现了氩 105
三、拉姆塞首次在地球上发现了氦 108
四、发现其他稀有气体元素 109
第九章 在光谱中寻找未知元素 112
一、本生灯和焰色反应 113
二、本生和基尔霍夫默契合作 116
三、太阳光谱的发现 117
四、太阳黑线的发现 120
五、谜底终于被揭开 122
六、铯一一藏在天蓝色神秘面纱后的元素 127
七、深红色光谱预示着新元素铷 129
八、新的黄线一一发现“太阳元素” l30
九、在光谱分析之外 l31
第十章 中游离态的碳 134
一、古代人对煤的认识和利用 135
二、金刚石和石墨的本来面目 138
三、人造金刚石的诞生 142
四、碳的另外三种同素异形体 144
第十一章 揭示化学元素周期律 149
一、早期的工作积累 150
二、迈尔的贡献 153
三、门捷列夫的工作 156
第十二章 有机合成一一跨越生命的禁区 167
一、19世纪以前人们对有机物的认识 168
二、开拓者的足迹一一霍夫曼的故事 169
三、有机合成的先驱一一维勒的故事 173
四、生命力论的掘墓人一一贝特罗 177
五、使化学走向生命纵深领域一一费歇尔 182
第十三章 化学的三维空间 191
一、李比希和他的有机基团理论 192
二、凯库勒一一善于做梦的人 195
三、范特霍夫和不对称碳原子 199
四、布特列洛夫和他的有机结构理论 205
第十四章 物理与化学的成功融合——一门新学科的诞生 211
一、气体的液化 212
二、对溶液的认识 214
三、催化反应离我们有多远 217
参考文献 227
后记 229

在线试读:
第*章 走进化学
  化学对于我们来说,并不陌生。它而我们的生活息息相关,和生命的起顺应演化息息相关,甚至把宇宙的演化息息相关。
  化学的核心表现就是物质的生成和消失,在微现层面上,其实就是原子的重新排列与组合。但在本章,关于化学,我们要从很久以前说起。
  一、远古时期的化学
  远古时代的人类过着极其原始和简单的生活。人类以狩猎和采集为生,吃的是生肉和野果,住的是洞穴或地窝子。那时的人类生活极其艰难,也没有相对发达的意识。
  根据考古学家的考证,大约在距今50万年前,人类就已经能够持续用火。在周口店北京猿人生活过的地方,发现了经火烧过的动物骨骼化石,出土了许多灰烬、烧骨和炭屑等,这都是北京猿人用火的遗迹。有了火,人类就告别了茹毛饮血的生活。
  吃烤熟的食物有利于增进人类的健康和提升智力,火的使用本身就是人类生存能力提高的一个重要标志,北京周口店也因此闻名于世。后来,人类又学会了摩擦生火和钻木取火,这样的技术使火成为可以随身携带的东西。人类学会了驾驭火,意味着化学的序幕正在拉开。
  人类通过使用火、制造陶器、冶炼金属和提取染料等一系列实践活动,逐步远离了原始单调的生活方式,进入文明社会。在这个过程中,化学活动始终伴随着人类前进的步伐。
  化学与人类的生产实践活动密切相关。烧制陶器、冶炼青铜器和铁器都是化学的应用。这些应用极大地促进了当时社会生产力的发展,成为人类文明进步的重要标志。
  在人类文明进化的历程中,化学的起源和发展源自人类生存和生活的需要。从*初的制陶、金属冶炼、本草药物和炼丹术的使用,到纸的发明、火药的应用,以及很多手工业作坊的建立,都可以让人体会到化学的起源和发展与人类基本生产活动的密切关系。
  至少在7000~8000年前,我们的祖先已经能够制作陶器;3000多年前,商朝已经有了高度精美的青铜器;之后出现的纸和火药同样是化学史上的伟大发明。
  在中国,纸发明以前,人们常用竹简或南做书写材料,书写的不便可想而知。据说汉武帝时期,东方朔的一个奏本就用了3000片竹简,派了两个人才抬到宫里。而帛的价格太昂贵,非一般人能用得起。从中可见纸对人类文明发展的重要性。
  二、炼丹术和炼金术的兴起
  当封建社会发展到一定阶段,生产力有了较大提高的时候,统治阶级对物质享受的要求随之提高。在那个时代,皇帝和贵族是追逐时尚和奢*的主体。他们的欲望不外乎表现在两个方面:希望拥有更多的财富,那是享乐的物质基础;当他们拥有了巨额的财富以后,就希望永远地享用下去。所以对长生不老的追求也是自然而然的事。
  公元前221年,秦始皇统一六国,这意味着他从此拥有了天下,财富对他来说不再是问题。*一困扰他的是如何能够长生不老,因此寻求长生不老药就成为当时社会所面临的*紧迫的事情(其实是统治者所面临的*紧迫的问题)。毫无疑问,这样的大事要列入皇帝的议事日程中,因此那时候的秦朝皇宫里就有一大批方士(炼丹家)日日夜夜为统治者炼制丹药,即所谓的长生不老药。
  世界其他地方的炼金术士也在丹炉旁孜孜不倦地工作着,他们的目的也很明确,就是点石成金,即用人工方法制造黄金。他们认为,可以通过某种手段把铜、铅、锡、铁等贱金属转变为金、银等贵金属。古希腊的炼金术士就把铜、铅、锡、铁熔化成一种合金,再把它放入多硫化钙溶液中浸泡。于是,在合金表面便形成了一层硫化锡,它的颜色酷似黄金。今天,我们把金黄色的硫化锡叫作金粉,它可用作古建筑的金色涂料。而当时的炼金术士却以为“黄金”已经炼成了。
  实际上,颜色的变化仅仅是一种表象,并不意味着黄金真的就可以这样炼成。“点石成金”从来都是古老而充满魅力的神话。虽然如此,他们长年辛勤的劳作成果并非都付诸东流。那些不畏艰辛、长年累月在被毒气和烟尘笼罩的简陋丹炉旁工作的人,就是早期的化学家。他们整天专心致志地探索着的其实就是化学科学的奥秘。那些不利于身心健康的工作场所就是*早的化学实验室。
  他们为化学学科的创立积累了丰富的素材,也提供了许多成功的经验和失败的教训,总结出了一些化学反应的规律。在那个过程中,他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过滤装置等。他们还根据当时社会的需要,制造出很多治病的药、有用的含金和其他东西。他们把实验方法和实验结果整理成文,就成为后来的著作。正是那些理论、实验方法、仪器及著作,奠定了化学作为一门科学的基础。按今天的标准看,他们的行为有些荒谬,但在历史的层面上,他们是早期开拓化学科学的先驱。
  三、化学发展的几个阶段
  在这里,简要回顾一下历史是有必要的。在对化学发展历程的追溯中,我们发现,伴随着人类社会的发展和文明的进步,化学也经历了几个重要的发展阶段。
  1.萌芽时期
  远古时代,人类社会有制陶、冶金、酿酒、染色等工艺,这些工艺主要是在实践经验的直接启发下经过漫长时间摸索出来的。那时还没有化学理论体系的形成,但化学已经开始萌芽。这是化学的萌芽时期。
  2.炼丹术和医药化学时期
  在2000多年的时间里,炼丹术士和炼金术士们在皇宫、教堂、自己的家里、深山老林的烟熏火燎中,为求得长生不老的仙丹,为求得能带来荣华富贵的黄金,开始了*早的化学实验。
  这一时期,记载、总结炼丹术和炼金术的书籍都有很多。人们积累了许多化学知识,知道了许多物质间的化学变化,为化学的进一步发展奠定了基础。在化学发展史上,这是非常重要的一个时期。
  历史上,炼丹术和炼金术几经盛衰,越来越多地暴露出荒诞的一面。因此到了后期,化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。
  欧洲文艺复兴时期,出版了一些有关化学的书籍,出现了“化学”这个名词。英语单词chemistry起源于alchemy,后者意为炼金术,可见化学与炼金术之间的渊源有多么深了。chemist至今保留着两个相关的含义一一化学家和药剂师。语言文字上的这种衍生关系可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的重要文化遗迹。
  3.燃素化学时期
  1650~1775年的100多年间,随着冶金工业和实验室经验的积累,人们总结了大量的感性知识,认为可燃物能够燃烧是因为它含有“燃素”,燃烧的过程是可燃物中“燃素”放出的过程,可燃物放出“燃素”后成为灰烬。这种观点能够解释当时的很多事实,所以在当时的化学界,“燃素说”盛行一时。
  4.定量化学时期
  1775年前后~19世纪,拉瓦锡(Antoine-Laurent de Lavoisier,1743-1794)用定量化学实验阐述了燃烧的氧化学说,推翻了“燃素说”,开创了定量化学时期。这一时期建立了不少化学基本定律,提出了有别于古代原子论的近代原子学说,发现了元素周期律,发展了有机结构理论。所有这一切都为现代化学的发展奠定了坚实的基础。这就是我们常说的近代化学时期。
  5.现代化学时期
  从20世纪开始,量子论的发展使化学和物理学之间有了更多的共同之处,这一理论解决了许多悬而未决的化学结构问题。另外,化学向生命科学渗透,解决了蛋白质、核酸、酶等生命物质的结构问题。此后,化学和其他学科的相互渗透和交叉更加突出,开创了现代化学时期。
  四、化学成为一门学科
  在近代化学发展史上,以罗伯特·玻义耳(Robert Boyle,1627-1691)为代表的化学家提出了较早的元素概念,这个概念虽然与今天的元素概念还有差距,但在当时是*先进的。他认为,不应该单纯地把化学看作一种制造金属、药物等物质的经验性技艺,而应该把它看成一门科学。
  我们在追溯化学发展史的时候,不应该忘记他们。这样的化学家还有近代原子学说的创立者约翰·道尔顿(John Dalton,1766-1844)和分子学说的创立者阿伏伽德罗(Amedeo Avogadro,1776-1856)。从那以后,化学就由宏观领域进入到了微观领域,对化学的研究也就进入到了原子和分子的层次上。
  19世纪末,物理学上的兰大发现(X射线、天然放射性和电子)
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