化學的歷史年表(科學史)#
化學是研究物質組成、結構、性質與變化的科學。從 1661 年 Boyle 重新定義「元素」,經 Lavoisier 的定量革命、Dalton 的原子說、Mendeleev 的週期表,到量子化學與 DNA 結構,化學史就是一部「物質的祕密如何被推理揭開」的偵探史。本書並附「材料發明專輯」:從史前玻璃、青銅到高溫超導與藍光 LED,材料史上每一個「不可能」都是一宗待破的案。
本書以「推理探案」的方式,為每個歷史事件寫一篇 wiki,包含前因後果、數學式、理論與程式。每篇檔名以年份開頭。
目錄(Wiki 書篇目)#
第一幕:從煉金術到定量革命(1661–1808)#
| 年份 | 事件 | Wiki |
|---|---|---|
| 1661 | Boyle《懷疑派化學家》重新定義元素,擺脫四元素說 | 1661-Boyle元素概念.md |
| 1754 | Black 發現二氧化碳(「固定空氣」),開啟氣體化學 | 1754-Black二氧化碳.md |
| 1766 | Cavendish 發現氫氣(「可燃空氣」) | 1766-Cavendish氫氣.md |
| 1774 | Priestley 加熱氧化汞得到氧氣 | 1774-Priestley氧氣.md |
| 1774 | Scheele 發現氯氣(「脫燃素鹽酸空氣」) | 1774-Scheele氯氣.md |
| 1791 | Leblanc 蘇打製造法,工業化學之始 | 1791-Leblanc蘇打工業.md |
| 1777 | Lavoisier 提出氧化說,推翻燃素說 | 1777-Lavoisier氧化說.md |
| 1789 | Lavoisier《化學基礎論》:質量守恆定律與元素表 | 1789-Lavoisier質量守恆.md |
| 1799 | Proust 定比定律(定組成定律) | 1799-Proust定比定律.md |
| 1803 | Dalton 原子說:物質由原子構成、化合以整數比 | 1803-Dalton原子說.md |
| 1808 | Gay-Lussac 氣體化合體積定律 | 1808-GayLussac氣體定律.md |
| 1800 | Volta 發明電池(伏打電堆),電化學之源 | 1800-Volta電池.md |
| 1807 | Berzelius 現代化學記號(元素符號)與電化二元論 | 1807-Berzelius化學記號.md |
第二幕:原子、分子與有機化學(1811–1874)#
| 年份 | 事件 | Wiki |
|---|---|---|
| 1811 | Avogadro 提出分子概念與分子數假說 | 1811-Avogadro分子假說.md |
| 1825 | Faraday 從煤焦油分離出苯 | 1825-Faraday苯.md |
| 1828 | Wöhler 由無機物合成尿素,活力論之死 | 1828-Wohler尿素合成.md |
| 1839 | Goodyear 發明橡膠硫化法 | 1839-Goodyear硫化橡膠.md |
| 1842 | Liebig 農業化學:礦質營養學說 | 1842-Liebig農業化學.md |
| 1859 | Bunsen-Kirchhoff 光譜分析,光譜化學誕生 | 1859-Bunsen光譜分析.md |
| 1834 | Faraday 電解定律:電量與化學變化的定量關係 | 1834-Faraday電解定律.md |
| 1840 | Hess 總熱量守恆定律(蓋斯定律) | 1840-Hess定律.md |
| 1848 | Pasteur 分離酒石酸鏡像晶體,手性分子之始 | 1848-Pasteur手性分子.md |
| 1856 | Perkin 偶然合成苯胺紫,第一個合成染料 | 1856-Perkin合成染料.md |
| 1852 | Frankland 提出「價鍵」(valence)概念 | 1852-Frankland價鍵概念.md |
| 1858 | Kekulé 與 Couper 提出碳四價與碳鏈結構 | 1858-Kekule碳四價.md |
| 1860 | Cannizzaro 在 Karlsruhe 會議重整原子量 | 1860-Cannizzaro原子量重整.md |
| 1865 | Kekulé 揭示苯的環狀結構 | 1865-Kekule苯環.md |
| 1869 | Mendeleev 發表週期表並預言未知元素 | 1869-Mendeleev週期表.md |
| 1874 | van't Hoff 與 Le Bel 提出四面體碳,立體化學誕生 | 1874-vantHoff立體化學.md |
第三幕:熱力學、動力學與放射性(1876–1913)#
| 年份 | 事件 | Wiki |
|---|---|---|
| 1876 | Gibbs 化學熱力學:自由能與化學平衡 | 1876-Gibbs化學熱力學.md |
| 1884 | Ostwald 與化學平衡、催化理論 | 1884-Ostwald催化與平衡.md |
| 1887 | Arrhenius 電解質解離說 | 1887-Arrhenius電解解離.md |
| 1887 | van't Hoff 滲透壓定律 \(\pi V = nRT\) | 1887-vantHoff滲透壓.md |
| 1893 | Werner 配位化學理論 | 1893-Werner配位化學.md |
| 1889 | Arrhenius 活化能與速率常數方程 \(k = Ae^{-E_a/RT}\) | 1889-Arrhenius活化能.md |
| 1896 | Becquerel 發現放射性;居禮夫婦分離釙與鐳 | 1896-Becquerel放射性.md |
| 1898 | Ramsay 發現氦氖氬氪氙,惰性氣體族 | 1898-Ramsay惰性氣體.md |
| 1909 | Haber 合成氨法與 Sørensen pH 概念 | 1909-Haber合成氨與pH.md |
| 1911 | Rutherford 發現原子核(α 粒子散射實驗) | 1911-Rutherford原子核.md |
| 1913 | Soddy 同位素與 Moseley 原子序 | 1913-Soddy同位素與Moseley原子序.md |
| 1913 | Bohr 原子模型解釋氫光譜 | 1913-Bohr原子模型.md |
| 1912 | Bragg 定律與 X 射線晶體繞射 | 1912-Bragg晶體繞射.md |
| 1925 | Pauli 不相容原理:電子組態之謎 | 1925-Pauli不相容原理.md |
| 1939 | Hahn-Strassmann-Meitner 發現核分裂 | 1939-Hahn核分裂.md |
| 1940 | Seaborg 合成超鈾元素 | 1940-Seaborg超鈾元素.md |
第四幕:鍵結、量子化學與現代化學(1916–至今)#
| 年份 | 事件 | Wiki |
|---|---|---|
| 1916 | Lewis 提出共價鍵與電子對理論 | 1916-Lewis共價鍵.md |
| 1912 | Staudinger 提出高分子(聚合物)概念 | 1912-Staudinger高分子化學.md |
| 1923 | Brønsted-Lowry 質子酸鹼理論 | 1923-Bronsted酸鹼理論.md |
| 1929 | Carothers 合成尼龍,聚合反應工程 | 1929-Carothers尼龍.md |
| 1938 | Plunkett 偶然發現聚四氟乙烯(鐵氟龍)PTFE | 1938-Teflon與偶然發現.md |
| 1944 | Libby 碳十四放射性定年 | 1944-Libby碳十四定年.md |
| 1952 | Miller-Urey 原始湯實驗:生命起源化學 | 1952-MillerUrey原始湯.md |
| 1953 | Ziegler-Natta 催化聚合,塑膠工業革命 | 1953-ZieglerNatta催化聚合.md |
| 1962 | Bartlett 合成第一個惰性氣體化合物 XePtF6 | 1962-Bartlett惰性氣體化合物.md |
| 1927 | Heitler-London 量子力學處理氫分子,量子化學誕生 | 1927-HeitlerLondon氫分子.md |
| 1931 | Pauling 價鍵理論與雜化軌域 | 1931-Pauling價鍵理論.md |
| 1931 | Hückel 分子軌域法與芳香性規則 \(4n+2\) | 1931-Huckel分子軌域法.md |
| 1951 | Pauling 蛋白質 \(\alpha\) -螺旋結構 | 1951-Pauling螺旋結構.md |
| 1953 | Watson-Crick 解開 DNA 雙螺旋之謎 | 1953-WatsonCrickDNA.md |
| 1964 | Hohenberg-Kohn 定理與密度泛函理論(DFT) | 1964-密度泛函理論.md |
| 1965 | Woodward-Hoffmann 規則:軌域對稱性決定反應路徑 | 1965-WoodwardHoffmann規則.md |
| 1985 | Kroto 等人發現 C60 富勒烯(足球烯) | 1985-C60富勒烯.md |
| 1981 | Binnig-Rohrer 發明掃描穿隧顯微鏡(STM),看見原子 | 1981-STM掃描穿隧顯微鏡.md |
| 2004 | Geim-Novoselov 分離出石墨烯 | 2004-石墨烯.md |
| 1995 | 計算化學軟體普及:從量子力學到分子模擬 | 1995-計算化學.md |
| 2012 | Doudna-Charpentier CRISPR-Cas9 基因剪刀 | 2012-CRISPR基因剪刀.md |
第五幕:材料發明專輯(-3500–1993)#
材料發明是化學史上另一條主線:從工匠的經驗配方,到結構–性質的理論調控。本專輯以「推理探案」方式追查每一種材料背後的謎題——沙子為何燒不熔、純銅為何太軟、鋼瓶裡的氣體去哪了、一鍋稀湯憑什麼值得堅持。
| 年份 | 事件 | Wiki |
|---|---|---|
| -3500 | 美索不達米亞/埃及工匠以泡鹼助熔,發明玻璃(矽+鈉+鈣三元配方) | -3500-玻璃.md |
| -3300 | 西亞刻意配製銅錫合金,青銅時代開始(第一種設計出的合金) | -3300-青銅冶煉.md |
| -0150 | 羅馬以火山灰+石灰+海水製混凝土,海裡越泡越硬之謎 | -0150-羅馬混凝土.md |
| 1746 | Roebuck 鉛室法大量製硫酸:第一個工業規模催化循環(早於催化理論 140 年) | 1746-Roebuck鉛室法硫酸.md |
| 1824 | Aspdin 波特蘭水泥專利:水泥是水化凝固,不是晾乾 | 1824-Aspdin波特蘭水泥.md |
| 1886 | Hall-Héroult 冰晶石熔鹽電解鋁,鋁從珠寶變工業金屬 | 1886-Hall電解鋁.md |
| 1888 | Reinitzer 發現苯甲酸膽甾酯兩個熔點,液晶作為物質第四態 | 1888-Reinitzer液晶.md |
| 1907 | Baekeland 電木(酚醛樹脂):第一個全合成塑膠,熱+壓控制交聯 | 1907-Baekeland電木.md |
| 1933 | ICI 高壓法聚乙烯:不可重現的白蠟,破案關鍵是 0.01% 的氧 | 1933-ICI聚乙烯.md |
| 1965 | Kwolek 發明克維拉:液晶紡絲的芳族聚醯胺,比強度 5 倍鋼 | 1965-Kwolek克維拉.md |
| 1986 | Bednorz-Müller 鑭鋇銅氧高溫超導,1987 YBCO 超越液氮溫度 | 1986-BednorzMuller高溫超導.md |
| 1993 | Nakamura 量產藍光 LED(GaN),破解氫鈍化鎂之謎,白光照明革命 | 1993-Nakamura藍光LED.md |
材料發明相關的既有篇目:1839-Goodyear硫化橡膠.md、1856-Perkin合成染料.md、1909-Haber合成氨與pH.md、1912-Staudinger高分子化學.md、1929-Carothers尼龍.md、1938-Teflon與偶然發現.md、1953-ZieglerNatta催化聚合.md、1985-C60富勒烯.md、2004-石墨烯.md。
因果鏈總覽#
煉金術四元素說
│
└─ Boyle元素 (1661) ── 氣體化學 (Black 1754 / Cavendish 1766 / Priestley 1774)
│
└─ Lavoisier氧化說 (1777) ── 質量守恆 (1789) ── 定比定律 (1799)
│
└─ Dalton原子說 (1803) ── Gay-Lussac (1808) ── Avogadro (1811)
│ │
│ └─ Cannizzaro原子量 (1860)
│ │
└─ Wöhler尿素 (1828) ── 有機化學 ── 價鍵 (1852/1858) ── Mendeleev週期表 (1869)
│ │ │
│ └─ Kekulé苯環 (1865) └─ Moseley原子序 (1913)
│
└─ van't Hoff立體化學 (1874) ── 立體選擇性 ── Woodward-Hoffmann (1965)
│
├─ Gibbs熱力學 (1876) ── 化學平衡 (1884) ── 動力學 (1889) ── 化學工業
│
├─ Faraday電解 (1834) ── Arrhenius解離 (1887) ── 離子鍵概念 ── Lewis共價鍵 (1916)
│ │
│ └─ Bohr模型 (1913) ── 量子化學 (1927) ── Pauling (1931/1951) ── DNA (1953)
│
├─ 放射性 (1896) ── 同位素 (1913) ── 核化學
│
├─ 材料發明專輯:
│ ├─ 玻璃 (-3500):泡鹼助熔 ── 透明器皿 ── 氣體化學/光學革命
│ ├─ 青銅 (-3300):合金設計 ── 位錯/相圖 ── 鐵與鋼
│ ├─ 羅馬混凝土 (-0150):火山灰反應 ── 自癒晶體 ── 波特蘭水泥 (1824)
│ ├─ 鉛室硫酸 (1746):NOx 催化循環 ── Ostwald 催化理論 (1884) ── 化學工業
│ ├─ 電解鋁 (1886):Faraday 電解 (1834) ── 冰晶石熔鹽 ── 輕金屬時代
│ ├─ 液晶 (1888):兩個熔點 ── 有序參數 ── LCD ── 液晶紡絲/克維拉 (1965)
│ ├─ 電木 (1907):交聯網路 ── Flory 凝膠 (1941) ── 塑膠工業 ── 尼龍 (1929)
│ ├─ 聚乙烯 (1933):高壓+0.01%氧 ── 自由基聚合 ── Ziegler-Natta (1953)
│ ├─ 高溫超導 (1986):混價摻雜 ── 杯銅氧化物 ── 理論懸案(未結案)
│ └─ 藍光LED (1993):GaN 結晶+氫鈍化偵查 ── 白光照明革命
│
└─ 量子力學 ── DFT (1964) ── 計算化學軟體 (1995)
寫作方式說明#
每篇 wiki 採「推理探案」結構:
- 案發現場(前因):當時的未解之謎是什麼?誰遇到的?為何重要?
- 偵查過程(推理):化學家如何思考?關鍵實驗與靈感為何?逐步推導核心數學式與理論。
- 結案報告(後果):謎題如何解?留下什麼遺產?影響了哪些後續發展?
- 證據與工具:數學式、理論推導,以及 Python 程式(如化學平衡計算、分子模擬示範)。