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化學的魅力 版權信息
- ISBN：9787030706584
- 條形碼：9787030706584 ; 978-7-03-070658-4
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：
化學的魅力 內容簡介
本書是由中國科學院譚蔚泓院士組織編寫的一本化學類科普讀物。化學作為*重要的基礎科學之一，人們對它始終有很多疑問和誤解。作者按照化學發現、化學創造、化學應用這一脈絡，通過通俗的語言和豐富的案例帶領廣大讀者去領略屬于化學學科特殊的美，*后重點落腳在化學與健康的關系，為讀者打開一個看待化學學科的全新視角。
化學的魅力 目錄
目錄
**章 發現化學之美 01
**節 *美的化學實驗 01
一、氧氣的發現——近代化學的起點 02
二、巴斯德與葡萄酒鉆石 03
第二節 *美的化學結構 05
一、晶體的秘密 05
二、從晶體到DNA 雙螺旋結構 07
第三節 *美的化學理論 09
一、元素周期表的創造和發展 09
二、元素周期表背后的理論 11
第四節 *美的化學反應 13
一、金屬的冶煉——從石器時代到青銅器時代 13
二、焰色反應和氦元素的發現 15
第二章 化學創造之美 19
**節 有機合成 19
一、有趣的分子創造 20
二、手性與立體化學 21
三、有機合成與生命 22
第二節 無機合成 23
一、晶體——有序“生長” 24
二、分子篩——超越沸石 25
三、團簇——“樂高”化學 25
四、無機半導體 26
第三節 碳材料合成 28
一、零維碳材料 28
二、一維碳材料 29
三、二維碳材料 30
第四節 新材料 32
一、仿生材料 32
二、超級電池材料 33
三、柔性電子材料 34
四、自組裝（修復）材料 35
五、核酸納米材料 35
第三章 化學應用之美 38
**節 纖維的前世今生 38
一、合成化纖吹響“穿衣革命”的先鋒號角 39
二、妙用不粘鍋打造“世紀之布” 40
三、新材料航天服助力探尋太空之美 41
第二節 從果腹到佳肴 42
一、化學技術，助力糧食增產 42
二、化學認知，盡享舌尖美食 44
三、化學檢測，守護“舌尖上的安全” 45
第三節 造就安居之所 46
一、開發新型材料，保居住平安 46
二、巧用化學原理，換窗明幾凈 47
三、智能化學設計，營建舒適環境 48
第四節 助力日行千里 49
一、綠色化學提供清潔動力 49
二、功能材料成就舒適出行 51
第五節 成就綠水青山 52
一、能源的清潔利用——從“煤”做起 52
二、化學與環境治理根脈相連 54
第六節 鋪就強國之路 55
一、“兩彈一星”中的化學創造 55
二、新時代的中國化學制（創）造 57
第四章 分子醫學開啟健康之美 60
**節 分子檢查與診斷 61
一、分子探針與體內成像 61
二、體外檢測與基因診斷 68
第二節 分子藥物與治療 74
一、經典化學的醫藥貢獻 75
二、分子醫學引領醫藥發展 79
**章 發現化學之美 01
**節 *美的化學實驗 01
一、氧氣的發現——近代化學的起點 02
二、巴斯德與葡萄酒鉆石 03
第二節 *美的化學結構 05
一、晶體的秘密 05
二、從晶體到DNA 雙螺旋結構 07
第三節 *美的化學理論 09
一、元素周期表的創造和發展 09
二、元素周期表背后的理論 11
第四節 *美的化學反應 13
一、金屬的冶煉——從石器時代到青銅器時代 13
二、焰色反應和氦元素的發現 15
第二章 化學創造之美 19
**節 有機合成 19
一、有趣的分子創造 20
二、手性與立體化學 21
三、有機合成與生命 22
第二節 無機合成 23
一、晶體——有序“生長” 24
二、分子篩——超越沸石 25
三、團簇——“樂高”化學 25
四、無機半導體 26
第三節 碳材料合成 28
一、零維碳材料 28
二、一維碳材料 29
三、二維碳材料 30
第四節 新材料 32
一、仿生材料 32
二、超級電池材料 33
三、柔性電子材料 34
四、自組裝（修復）材料 35
五、核酸納米材料 35
第三章 化學應用之美 38
**節 纖維的前世今生 38
一、合成化纖吹響“穿衣革命”的先鋒號角 39
二、妙用不粘鍋打造“世紀之布” 40
三、新材料航天服助力探尋太空之美 41
第二節 從果腹到佳肴 42
一、化學技術，助力糧食增產 42
二、化學認知，盡享舌尖美食 44
三、化學檢測，守護“舌尖上的安全” 45
第三節 造就安居之所 46
一、開發新型材料，保居住平安 46
二、巧用化學原理，換窗明幾凈 47
三、智能化學設計，營建舒適環境 48
第四節 助力日行千里 49
一、綠色化學提供清潔動力 49
二、功能材料成就舒適出行 51
第五節 成就綠水青山 52
一、能源的清潔利用——從“煤”做起 52
二、化學與環境治理根脈相連 54
第六節 鋪就強國之路 55
一、“兩彈一星”中的化學創造 55
二、新時代的中國化學制（創）造 57
第四章 分子醫學開啟健康之美 60
**節 分子檢查與診斷 61
一、分子探針與體內成像 61
二、體外檢測與基因診斷 68
第二節 分子藥物與治療 74
一、經典化學的醫藥貢獻 75
二、分子醫學引領醫藥發展 79
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化學的魅力 節選
**章發現化學之美 我們很多人提到化學，首先就會想到實驗室中形態各異的瓶瓶罐罐、五顏六色的試劑溶液，或者是復雜奇特的分子結構與化學方程式，但這些遠不是化學的全部。化學這門學科從遠古開始萌芽，當人類開始利用火烹調食物、燒制陶器、冶煉金屬時，實際上就巳經開始了對化學工藝的摸索。化學學科前進的每一步都與實踐緊密相關，化學的*大特點是以實驗為基礎。 **節*美的化學實驗 據傳，一百多年前，德國數學家高斯（Johann Carl Friedrich GauB，1777一1855）和意大利化學家阿梅代奧 阿伏伽德羅（Amedeo Avogadro，1776-1856）進行過一場激烈的辯論，核心就是化學究竟是不是一門真正的科學。阿伏伽德羅在高斯面前把2L(L是升的符號）的氫氣放在1L的氧氣中燃燒，得到了2L水蒸氣。他喊道：“請看吧！只要化學愿意，它就能使2+1=2。化學實驗具備獨*的美感，這將是我們開啟化學尋美之旅的**站。 —、氧氣的發現——近代化學的起點 無論是希臘神話中盜取火種的普羅米修斯，還是中國神話中鈷木取火的燧人氏，人類自古以來就在探索著燃燒的奧秘。隨著對燃燒現象的不斷深人研究，歐洲人在17世紀提出了“燃素學說”。這一理論認為：一切可燃物體里存在一種基本元素----燃素，易燃的油脂、木材、炭等燃料里含得特別多。當這些物質燃燒時，燃素會被釋放進入空氣中，或者與其他物質化合生成燃燒的產物，如灰渣。由于燃素學說禁錮了當時化學家們的思想，阻礙了他們對空氣組成和燃燒機制的深人研究，所以在這個階段，雖然瑞典化學家卡爾 威爾海姆 舍勒（Carl Wilhelm Scheele，1742—1786）和英國化學家約瑟夫 普里斯特利（Joseph Priestley，1733—1804）分別制取了純凈的氧氣，但是他們并沒有成功地將其鑒定出來。一直到法國化學家安托萬 拉瓦錫(Antoine Lavoisier，1743—1794）才掀開了氧氣的神秘面紗。 拉瓦錫對燃素學說一直心存懷疑，并持續研究多種物質在空氣中燃燒的現象。終于，他在實驗中通過加熱粉紅色的氧化汞，得到了銀白色的金屬汞和一種未知的氣體。這種氣體與空氣相似，可以支持呼吸與燃燒，并且效果比空氣好得多。根據這個實驗結果，拉瓦錫在1777年提出了氧化學說，認為燃燒是物質與氧氣發生化學反應的結果，氧氣（oxygen）的命名也由他在1779年完成。 現在我們可以更準確地定義燃燒：燃燒是可燃物質與氧化劑（如氧氣）發生氧化還原反應，將化學能快速釋放成熱能和輻射能的過程。拉瓦錫不但在氧化學說的建立上做出了突出貢獻，還把定量作為一個衡量尺度，堅持用實驗證明化學現象。他提出了規范的化學命名法，幫助建立和推廣公制，并撰寫了**部真正現代化的化學教科書《化學基本教程》（Traiti Elementaire de Chimie），因此，拉瓦錫被認為是“近代化學之父”（圖1.1）。 二、巴斯德與葡萄酒鈷石 2003年，美國《化學與工程新聞》期刊邀請化學家與歷史學家共同選出了史上*美的十大化學實驗，近代化學之父拉瓦錫完成的金屬氧化實驗位列第二。**名是1848年路易 巴斯德（Louis Pasteur，1822—1895）將酒石酸鹽類進行光學異構物分離的實驗。美國化學會評價巴斯德的實驗“簡潔優雅而又意義重大”。 那時候，人們發現儲存葡萄酒的酒桶底部可以產生一種被稱為酒石酸鹽的晶體（也被稱為葡萄酒鉆石），它的溶液會在偏光鏡中呈現旋光現象，而化學合成的另一種酒石酸鹽（當時被稱為葡萄酸）并沒有旋光性。化學家通過分析對比，發現這兩種物質的化學性質完全一樣，唯一的區別是人工合成的酒石酸鹽沒有旋光性。巴斯德對此充滿了好奇。1848年，他通過顯微鏡觀察沒有旋光性的酒石酸鹽時，發現這些物質能夠被分為互為鏡像的兩種。于是他大膽推測，化學合成的酒石酸鹽包含了兩種物質：一種是右旋的酒石酸鹽，另一種是具有相反旋光性的左旋的酒石酸鹽。 巴斯德在顯微鏡下小心地用鑷子對兩種不同的晶體進行了分選，并分別配成溶液。果然，溶液分別呈現出左旋光性和右旋光性。但是當他把這兩種溶液等量混合時，旋光性消失了。因此，巴斯德提出，這兩種酒石酸鹽的分子互為鏡像，如同它們的晶體一樣（圖1.2）。這個實驗不但證實了旋光異構的存在，也為立體化學的建立和發展奠定了堅實的基礎。 第二節*美的化學結構 化學是創造新物質，并在分子、原子層面上研究物質的組成、結構、性質與變化規律的科學。簡而言之，物質內部原子、分子的連接方式、空間排布和順序就是物質的化學結構，洞悉化學結構也是研究物質化學性質和化學反應規律的基礎之一。化學結構往往具有一種獨*的形式美，它高度抽象和簡練的形態極具裝飾性。很多時候，化學結構所產生的獨*幾何美感也成為人類藝術創作的繆斯。而提到美麗的化學結構，首先就讓人聯想到形態各異的晶體。 —、晶體的秘密 美麗的晶體隨處可見，“一顆永流傳”的鈷石是晶體（圖1.3），“疑是林花昨夜開”的雪花是晶體，家中烹任**的食鹽、味精和白砂糖也是晶體。如果我們拿一些食鹽和味精的顆粒來觀察，就會發現它們有截然不同的形狀。食鹽的顆粒方方正正，味精的顆粒是細長的柱狀。隨意在網絡上搜索“晶體”這個關鍵詞，就能看到各種美不勝收的圖片。它們如此絢爛多姿的奧秘究竟在哪里？ 在很久以前，科學家們就在思考晶體的特征和基本結構。例如，法國晶體學家勒內 阿維（Rend Hatty，1743—1822）在對碳酸鈣的晶體（方解石）進行大量觀察之后提出了晶體的微觀幾何模型一一晶胞學說，將晶體的規則外形歸因于晶體內部的分子、原子呈現的一種規則排列。 無獨有偶，19世紀末，德國科學家威廉 倫琴（Wilhelm Rontgen，1845—1923）發現了X射線，之后德國科學家馬克斯 馮 勞厄（Max von Laue，1879—1960）發現了晶體中的X射線衍射現象，都有力地證明了阿維預言的晶體微觀結構。 我們現在把晶體內部原子排列的形式稱為晶格（又稱點陣），各種晶格結構可以被歸納為七大晶系，這些晶系與十四種空間晶格相對應。十四種空間晶格也稱為布拉維晶格，是為了紀念法國科學家奧古斯特 布拉維(Auguste Bravais，1811—1863）在1845年推導得出的三維晶體中原子排布的所有14種點陣結構（圖1.4）。科學家們的觀察
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