《化學鑑原》之最新化學元素：銫、銣、鉈、銦 張澔 義守大學通識教育中心 changhao1975@gmail.com 摘要：1871年上海江南製造局出版的《化學鑑原》編譯當時最新被發現的銫、銣、鉈和銦四種化學元素的內容，這些元素在1860年至1863年間都是被剛剛問世的光譜儀所發現。然而《化學鑑原》的英文底本，Wells’ Principles and Applications of Chemistry，從1858出版直到1877年間發行，並沒有進行修訂補充介紹這四種元素。但是《化學鑑原》的編譯者傅蘭雅與徐壽，引用另一英文底本，Bloxam’s Chemistry: Inorganic and Organic, with Experiments，引進西方最新的元素知識到中國來，這是在1870年的《化學初階》及1873年刻印的《化學指南》所沒有的內容。從某一個角度而言，在1875年鎵元素被發現之前，《化學鑑原》引進當時最新的元素知識。 前言 《化學鑑原》最常被討論的地方就是它的化學元素名詞，因為我們現今使用的元素命名方法便是來自此書（傅蘭雅、徐壽，1871，卷一，頁20），而且有30多種新造元素名詞源自此書（張澔，2001）。然而，這本書的重要性不只是在於中文化學命名方面，它也同時引進了當時最新的化學元素知識，如銫（Cesium, Cs）、銣（Rubidium, Rb）、鉈（Thallium, In） 與銦（Indium, Tl）等四元素名詞，前二元素在週期表為第1族（鹼金屬），而後二元素為第13族（硼族）。 《化學鑑原》是由傅蘭雅（John Fryer）口譯，徐壽筆述，1871年由上海江南製造局翻譯館出版。它的底本是美國政治經濟學家韋而司（David Ames Wells）所著的Wells’ Principles and Applications of Chemistry，這本書在1858年發行第一版，後來陸續再版，直到1877年的時候，依然是一本非常暢銷的化學教科書（Perkins, 1877）。但是這本很受歡迎的Wells化學書籍從未進行任何修訂，所以部分內容已經過時，例如在1860年到1863年之間被光譜儀所發現的四個元素：銫、銣、鉈、銦，就沒有被編輯在書中。 經文獻回顧，《化學鑑原》中銫、銣、鉈與銦四種元素的編撰內容來自1867年出版的《蒲陸山化學：無機和有機化學（附實驗）》（Bloxam’s Chemistry: Inorganic and Organic, with Experiments）（張澔，2001），作者為蒲陸山（Charles L. Bloxam）。此書的有機部分是1875年出版《化學鑑原續編》的西文底本，而無機部分是1882年刊行的《化學鑑原補編》的底本。這本西文書是受師生歡迎的化學教科書，從1867年到1923年共發行11版。蒲陸山逝世後，便由他的兒子Arthur George Bloxam和Samuel Judd Lewis共同編輯。銫、銣、鉈與銦四種元素都是被當時剛發展出來的焰色光譜儀（flame spectroscope）所發現。這是一種透過稜鏡偵測觀察各種化學物質氣態時產生的彩色光譜的裝置，如圖1所示。 圖1：19世紀的焰色光譜儀裝置（引自Lockyer, 1873） 德國化學家本生（Robert Bunsen）和物理學家基爾霍夫（Gustav Kirchhoff）就是第一次應用這種光學儀器在化學檢測上的科學家。1860年，他們一塊合作發現到元素銫。隔年，他們使用同樣的方法發現元素銣。同年，英國化學家克魯克斯（William Crookes）發現元素鉈。1863年，德國化學家賴希（Ferdinand Reich）和里希特（Hieronymous Theodor […]

威廉·普勞特的經典論文： 關於氣態物質比重與其原子重量之間的關係 游文綺、胡景瀚* 國立彰化師範大學化學系 *chingkth@cc.ncue.edu.tw   n  譯者導讀 威廉·普勞特（William Prout，1785年1月15日—1850年4月9日），英國化學家，如圖1左所示。他於1815年以匿名發表一篇名為On the Relation between the Specific Gravities of Bodies in their Gaseous State and the Weights of their Atoms的論文在《哲學年鑑》（Annals of Philosophy）中，如圖1中所示，中文篇名譯為《關於氣態物質比重與其原子重量之間的關係》（Prout, 1815）。該篇論文在1970年收錄在《經典科學論文—化學》（Classical Scientific Papers–Chemistry）中，如圖1右所示（Knight, 1970）。    圖1：威廉·普勞特（左）、發表的英文原文（中）及收錄的英文版本（右） （圖片來源：William Prout, https://en.wikipedia.org/wiki/William_Prout; Annals of Philosophy https://www.biodiversitylibrary.org/item/54028#page/5/mode/1up; Classical Scientific Papers, https://web.lemoyne.edu/~giunta/PROUT.HTML） 1815年，普勞特以當時可得的原子量表為基礎，提出一項假說—現今他被人們所銘記的普勞特假說（Prout’s hypothesis）：許多元素的原子量都是氫原子的原子量的整數倍。儘管當時無法準確地測量這項假說，這個概念對於原子結構的基本理解卻具有重要意義。普勞特在此篇論文中以路易·給呂薩克（Joseph Louis Gay-Lussac）的理論為基礎，計算氣體的比重，例如：氧氣、氮氣、氯氣等；更進一步計算常溫下非氣態物質的比重，例如：碘、碳、硫等，如表A所示。比重是一個重要的物理性質，用於描述物質的體積和重量之間的關係。他在研究不同物質的氣態比重時，發現這些元素的比重剛好為氫氣比重的整數倍。後來，在1920年，歐內斯特·盧瑟福（Ernest Rutherford）新發現的質子命名為“proton“，其原因就是為了紀念威廉·普勞特的貢獻。 普勞特以其對原子理論的先驅性工作而為人所知，他的貢獻為現代化學和物理學的發展奠定基礎，並對我們了解物質的本質有著深遠的影響。他的論文相當難懂，文中的一些假設也缺乏根據。因此，我們將論文中的部分數據和概念簡述於下。 普勞特整理出各種元素在壓力30英寸（76.2公分）汞柱，溫度控制在攝氏60度下，每100立方英寸（1.6387公升）中的氣體重量（重量單位為 grain […]

 以現代化學觀點 詮釋一篇發表給呂薩克定律的回憶錄 游文綺、胡景瀚* 國立彰化師範大學化學系 *chingkth@cc.ncue.edu.tw n  譯者導讀 在中學自然科學和大學化學的教科書中，常見到給呂薩克定律（Gay-Lussac’s law），此定律是學生不可或缺的學習內容。給呂薩克定律是指在同溫同壓下，氣體反應物相互之間依照簡單體積比例進行反應，並且產生的任一氣體產物也與氣體反應物的體積成簡單整數比。此定律由法國化學家約瑟夫·路易·給呂薩克（Joseph Louis Gay-Lussac, 1778-1850）於1808年發現，其畫像如圖一左所示；並且他於1809年以法文發表一篇論文名為Mémoire sur la combinaison des substances gazeuses les unes avec les autres（Gay-Lussac, 1809），如圖一中所示。這篇英譯名為Memoir on the Combination of Gaseous Substances with Each Other（Henry A. B. etc., 1966），如圖一右所示。這篇論文筆者中譯為《關於氣態物質相互結合的回憶錄》，如見附錄。在此論文中，並沒有提到「給呂薩克定律」一詞，此定律是後人對給呂薩克的研究貢獻以他的姓氏作為科學定律的尊榮。     圖一：路易·給呂薩克（左）、原文法文版本（中）和英譯版本（右） （圖片來源：http://belkihistory12.blogspot.com/2015/、http://www.numdam.org/item/?id=ASENS_1886_3_3__89_0 和 https://web.lemoyne.edu/~giunta/gaylussac.html ） 在18-19世紀，化學界主要研究項目為物質在不同狀態下的特性和對壓力、熱量的反應。1808年之前，給呂薩克參與當時一個重要的問題：「確定化合物是否以各種比例形成？」與馬塞爾·普魯斯特（Marcel Proust）、克洛德·路易·貝托萊（Claude-Louis Bertholle）、約翰·道耳頓（John Dalton）等人相繼提出觀點。 給呂薩克在發現200份體積的水蒸氣為氧氣和氫氣以100：200份體積比反應，他懷疑氣態物質之間的化合物是以非常簡單的體積比例形成的，經由一系列的實驗發現，氣態物質結合的比例為1：1、1：2或1：3，在固體或液體物質中，這種比例無法觀察到。此外，道耳頓原子說認為由兩種物質組成的化合物中的元素有一定的結合比例。 給呂薩克的《回憶錄》論文提到利用氟硼酸氣體、鹽酸氣體和碳酸氣體，分別與氨氣結合，證明出相等體積的酸和鹼結合會導致中性化；分析氮氧化合物的元素比例得出氣體在相互作用時總是以最簡單的比例結合，這些成果揭示氣態物質在對壓力和熱量的反應存在著規律性。 給呂薩克的《回憶錄》論文有些描述過於精簡或計算過程省略，以致不易理解他發現定律的前後關系。為易於閱讀上的理解，筆者在這篇中譯論文中加註現代的化合物分子式和化學反應式，以斜體字呈現在全形中刮號中，例如：碳酸氣體〔CO2(g)〕，以便詮釋該論文的重要內涵和探究氣體結合的體積關係；並且加註英文的專有名詞和當時的物質名稱（俗名）在小刮號內，以標準字形呈現，例如：鹽酸氣體（muriatic gas），以幫助讀者知道論文中提到的專有名詞和俗名的意思。筆者加註的分子式和反應式，對當時的給呂薩克來說，他不知道所做實驗化合物的分子式和進行的反應式，也不知道在反應式中的係數是他進行實驗的「體積比」、更不知道是「分子數比」或「莫耳數比」。以下是該文的中英文翻譯的標題；在內文中，除「結論」的次標題之外，其他為筆者所添加。 給呂薩克的《回憶錄》論文有多方面的價值：(1)透過給呂薩克的實驗結果，發現一項科學定律的過程，值得閱讀並理解科學定律的建立；(2)科學定律的建立是基於定量實驗的測量和結果與討論，值得閱讀並仿效其科學方法和過程；(3)透過200多年前的論文，值得閱讀並初探早期科學原理的建立，知道科學歷史的發展過程。 —————————————————————————- 關於氣態物質相互化合的回憶錄 約瑟夫·路易·給呂薩克 […]

貝采利烏斯的微粒理論 游文綺、胡景瀚* 國立彰化師範大學化學系*chingkth@cc.ncue.edu.tw n  譯者導讀 永斯ž貝采利烏斯（Jöns Jacob Berzelius，1779-1848），瑞典化學家，如圖一左所示。他於1813年發表這篇名為《關於化學比例的成因以及與它們相關的某些情況的論文：以及表達它們的簡短方法》的論文，英譯篇名為Essay on the Cause of Chemical Proportions, and on Some Circumstances Relating to Them: Together with a Short and Easy Method of Expressing Them.，如圖一右所示。原文自1813年起至1814年分5次連載，本文翻譯文中的第二部分 (Berzelius, 1813)。   圖1：永斯ž貝采利烏斯（左）和該文英譯版本（右） （左圖片來源： Charles W. Sharpe, d. 1875(76) 右圖擷取自(N.d.). https://web.lemoyne.edu/~giunta/berzatom.html） 18世紀初，道耳頓的原子說揭開科學界原子研究的序幕。貝采利烏斯接受並發展原子說，並進一步提出「微粒理論」（corpuscular theory）。微粒理論的主張有以下三點： 第一點：兩種氧化物化合時，二者必須含有相同數目的氧，或是其呈現整數倍。如式1所示： SO3 + CuO → sulphate of copper     [式1] 在式1中，三氧化硫與氧化銅可以以一比一方式結合，因前者的氧是後者的三倍。 […]

徐壽與傅蘭雅的元素名詞： 清末中文元素名詞命名沿革 張澔 義守大學通識教育中心 changhao1975@gmail.com 當我們國中開始學化學的時候，我們就有機會認識化學元素。在課堂上，老師幾乎沒有時間來解釋這些中文元素名詞是如何來的。為了更方便記得元素之間的化學與物理性質變化，我們就開始背元素週期表，如鹼金屬有鋰、鈉、鉀、銣、銫、鍅，鹼土金屬有鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳。直到上大學的時候，使用西文化學教科書之後，看到了英文化學元素名詞之後，我們才會突然發現，原來有不少中文化學元素名詞的發音是來自西文(國立編譯館，1933)，如惰性氣體元素名詞，氦(helium)、氖(neon)、氬(argon)、氪(krypton)與氙(xenon)。也許我們會想，是那一位化學家，很佩服他的想法，有如此的遠見，又善解人意，只要記得中文元素名詞，英文名詞也容易連接起來，幾乎是一魚兩吃。甚至我們就會很簡單的認為，這些中文元素名詞之所以能夠沿用至今，就是因為他們翻譯的「好」，能將西文名詞的發音融入在中國形聲字中，完全符合當今的時代潮流。如此的想法自然就是對中文元素名詞發展的誤解。在本篇文章中，除了簡單描述中文元素名詞沿革的歷史外，我們就是要分析為何它們會被沿用至今的原因，這點常常會被誤解，這是我們寫這篇文章的目的。 鋰(lithium)、鎂(magnesium)、鋁(aluminum)與錳(manganese)，這種以一個西文發音再加上能表示元素的性質或形狀的形聲字(徐壽、傅蘭雅，1871)，是由徐壽(1818-1884)與傅蘭雅(John Fryer, 1839-1928) 所發明，他們兩個人是江南製造局翻譯館的同事。徐壽是江蘇無錫人，傅蘭雅則是來自英國，原本到中國來傳教，後來從1868年到1896年之間都在江南製造局擔任翻譯的工作。1896年他到加州柏克萊大學擔任漢學系教授。在清末，傅蘭雅是翻譯最多科學書籍的西方人士，而徐壽筆譯書籍的數量也可以說是名列前茅。他們一塊合作翻譯了《化學鑑原》、《化學鑑原續邊》、《化學鑑原續邊》、《化學考質》、《化學求數》與《寶藏興焉》等書籍。     這種影響中文化學名詞甚至中文科學名詞一百多年的命名方法，是徐壽與傅蘭雅在1871年江南製造局出版的《化學鑑原》書中提出，當談到中文化學元素名詞如何來命名時：「譯其意義，殊難簡括，全譯其音，苦於繁冗。今取羅馬文之首音，譯一華字。首音不合，則用次音，並加偏旁，以別其類。而讀仍本音。」(徐壽、傅蘭雅，1871，卷一，頁20)。 就如同上述，想要義譯，但是很難找到一個簡易的名詞，但是全部音譯，自然是太繁瑣，所以只好找一個西文的發音，再加上偏旁，創造一個西音的形聲字。然而這種音譯的名詞雖然不能說是下下之策，但是與義譯的方法比較起來，算來是不得已的選擇。我們先看英國傳教士合信(Benjamin Hobson, 1816-1873) 的名詞，他為中國近代化學拉開了序幕。他在1855年出版的《博物新編》談到已經有62個元素被發現，但在書中只介紹了氧、氫、氮三種氣體的性質，我們今天所使用的氧、氫、氮就是由他的養、輕、淡三個名詞沿革而來（合信，1855）。除此之外，他還簡單介紹了一些硫酸、硝酸與鹽酸的製法與性質。合信在1858年出版的《醫學英華字釋》(Medical Vocabulary in English and Chinese)編譯一些化學術語，如砒霜(arsenic)、礬土 (alum)、硼砂(borax)、硫黃末(sulphur)，這些名詞都與傳統物質名詞有關（Hobson, 1858）。 之後，來自美國長老教會的丁韙良(William Alexander Parsons Martin, 1827-1916)在1868年北京同文館出版的《格物入門》又翻譯了一些元素名詞。他的名詞不僅與中國傳統的名詞有關，如黃金(金)、白銀(銀)、水銀(汞)、銅、鐵、銻、硫磺(硫)、蒙石(錳)、黑鉛(鉛)、白鉛(鋅)、信石(砷)，玻精(矽)、礬精(鋁)、炭精(碳)與硼精(硼)，而且是義譯名詞，如灰精(鉀)、海藍(碘)、白金(鉑)、光藥(燐)、石精(鈣)、鹽氣(氯)和鹼精(鈉) （丁韙良，1868）。 雖然這種音譯名詞比較不容易接受，但是以一個形聲字來翻譯元素名詞馬上就被接受。例如，美國醫學傳教士嘉約翰(John Glasgow Kerr, 1824-1901)在1871年出版的《化學初階》，不僅採用了部分音譯名詞，但也翻譯了一些義譯名詞，如釩(鋁)、鉐(鈣)、玻(矽)與鏀(鈉)（嘉約翰，1871）。當在1869年傅蘭雅寫給嘉約翰協調中文化學元素名詞時，他就表示了這種無奈，江南製造局的負責人與那些被認為懂得一些科學事物的學者一塊修訂以上的翻譯，他們都堅決拒絕看來具有過多外國人氣味的名詞(Bennett, 1867)。 除了合信、丁韙良與嘉約翰的名詞外，在北京同文館擔任化學教習的畢利幹(Anatole Billequin, 1837-1894)，可以說將義譯名詞展現的「淋漓盡致」。畢利幹並不贊成傅蘭雅和徐壽音譯的方法。在當時清末並沒有一種官方的語言，若是音譯的話，究竟是以哪一省語言作為標準？換句話說，為了義譯，他從名詞的意思，元素的性質或顏色。有的時候，將幾個字拼湊在一塊，再冠上偏旁。這些新發明的字，第一眼看有些奇特怪異，但讀者都可以瞭解，畢利幹想要表達的意思，就如同他在《化學指南》中所提到的：「命名尤難。今或達其義；或究其源；或本其性；或辨其色，將數字湊成一字為名。雖字畫似出於造作，然讀者誠能詳其用意之所在。」畢利幹比較簡單的義譯名詞，如鉗(鈹)、鉐(鋰)、錆(鈷)、鐳(釷)。但有幾個名詞，看來特別複雜，甚至有些笨拙，如cesium (銫)，就由藍與影兩字上下排列，再加上金偏旁所形成，rubidium(銣)由金紅影所構成，thallium(鉈)則由金綠影所湊成（畢利幹、聯子振，1873）。 最能反映中國學者對於這種西音形聲字的看法，莫過於1890年李鴻章在上海格致書院出了一題化學元素名詞的考題：「化學六十四原質中，多中國常有之物，譯書者意趨簡捷，創為行聲之字，以名之，轉嫌杜撰。諸生宣究化學有年，能確指化學之某質，即中國之某物，並詳陳其中西之體用歟。」（王韜，1887-1896，頁1）李鴻章認為，六十四個元素大多是中國常用的東西，翻譯者為了方便，以形聲字的方式來翻譯，以避免被認為是「杜撰」的嫌疑，他請求學生來證明，那些元素名詞其實就是中國某一些物質。獲獎同學文章的內容幾乎與丁韙良的元素名詞的相同：「試舉數端以見梗概，即如化學中之鋅，即中國之白鉛也。化學中之錳，即中之粗鐵也。至於鉀，在西國亦無獨成者，然鉀養淡養五，即中國之火硝也。」（王韜，1887-1896，頁1）。 除了中國學者的不滿外，西方傳教士也排斥徐壽與傅蘭雅的元素名詞。為了推廣教務，西方傳教士團體編譯教科書，因而設立科學名詞委員會以便以統一中文科學名詞。1898年「益智書會」公佈《化學元素名詞修訂表》(The Revised List of Chemical Elements) ，這份修訂表只保留了幾個傅蘭雅與徐壽的元素名詞，其他大部分的名詞都被義譯名詞來取代( Mateer, 1898)。事後，傅蘭雅便寫信給主席狄考文 (Calvin W. Mateer, 1836-1908) 抗議，委員會不該修改他的元素譯名，除非它們完全用錯或不可能使用。他憤憤不平的表示，難道只有他的名詞看來有錯誤，混淆或不可以使用，而其他人的名詞難道一點錯誤都沒有嗎？(Bennett, 1867)。 雖然相對義譯名詞，徐壽與傅蘭雅的元素名詞是比較不容易被接受，但當滿清政府廢除科舉制度，採取像西方一樣的教育制度，學部1908年所公佈的《化學語彙》還是採用他們的元素名詞。自此之後，1920年由科學名詞審查會及1932年由國立編譯館所公佈的名詞都是他們的單一形聲字名詞。 […]

化學與物理：理一分殊 洪文東 華夏科際整合聯合總會監事 前國立屏東教育大學化學與生物學系教授 前美和科技大學護理系教授 前國家科學委員會副研究員 hung3893@yahoo.com.tw 　n  前言 自然科學中主要研究非生命系統的科學稱之為物質科學(Physical Science)，而研究生命系統的科學則謂之生命科學(Life Science)。物質科學的主要分支又分物理、化學、地球科學等。其中化學是一門探討研究物質變化的科學，而物理是探討研究自然界萬物現象的科學。 　 　n  自然規律即一理 先從宇宙自然來看，地球是太陽系中第三個行星，其繞太陽運轉軌道有自然一理，德國天文學家 刻卜勒(Johannes Kepler )發現此一理而提出行星運動三大定律。地球依此【一理】而產生一年四季春、夏、秋、冬，地球環境中自然萬物因季節更替而【分殊】出萬象變化。地球環境有大氣圈、生物圈、水圈、岩石圈等。大氣圈即大氣層內各種氣體:氧氣、氮氣、水蒸氣、二氧化碳等。生物圈包括各種動物、植物。水圈則包括海洋、河流、湖泊等，岩石圈則有高山、盆地、峽谷、丘陵、平原、台地等各種地貌，在自然環境中產生水、火、土、氣等事物，在自然現象中產生聲、光、熱、電等現象，自然萬物、自然萬象各【分殊】出各種不同的變化，然而這些變化總結而歸納出自然規律，換言之，此自然規律即【一理】。 　n  化學與物理:理一分殊 再由自然界物質科學觀之，英國化學家道爾頓(John Dalton )探究物質的變化，以一理:【質量不滅定律】，歸納總結物質變化的道理，亦即化學反應前後反應物的質量總和與生成物的質量總和是相等的。依此【一理】將各種物質材料分析與合成，而推理【分殊】出各種新的物質產品。另一方面，物理學家牛頓(Isaac Newton) 探究自然現象，以一理:【運動定律】，歸納總結自然萬物運動彼此間受交互作用力的影響，作用力(F)乃物體質量(M)與其加速度(A)的乘積，寫成數學方程式: F=MA。並依此【一理】說明自然萬物各種力與運動、作用力、反作用力等【分殊】現象。 　n  水的化學:理一分殊 水對自然界各種生命形式都是不可或缺的物質，它是兩個氫原子與一個氧原子鍵結組成的化合物。水是純物質，此乃【一理】，但它有各種不同性質，而【分殊】出物理性質、化學性質。就物理性質而言，諸如:它有一定的沸點:攝氏100度，也有一定的凝固點:攝氏0度。就其物理變化而言，水由液態冷卻凝固結冰，或由液態加熱氣化為水蒸氣，所【分殊】出固態、液態、氣態的變化，仍然不改變水的本質，此種水的本質即其【一理】。就化學性質而言，水是極性分子，水分子間的氫鍵作用使水分子彼此之間有較高的內聚力。也因其極性與氫鍵作用，水是重要的溶劑。水也是常見的緩衝溶液，水的pH值固定為7。再者，就其化學變化而言，水參與很多化學反應，諸如:酸鹼中和、氧化還原反應、光合作用、生化反應、沈澱反應、水合作用、水解作用等，在這些反應前後水還是水，水即是【一理】，水所參與的各種化學反應，而【分殊】出各種不同的生成物。 　n  結語 【理一分殊】乃宋明理學所論述的一理與萬物分殊關係。其思想源自唐朝【華嚴宗】與【禪宗】。華嚴宗認為自然界唯有一理，此一理能在萬事萬物所分殊的萬象中得到體會。宋朝儒家朱熹首先以【太極】觀點來論述此【理一分殊】命題。朱熹並舉出【月印萬川】與【隨器取量】兩個例子加以印證。【月印萬川】說明:天上只有一個月亮，但在地面上所有江河湖泊所倒映的月亮，有成千上萬個。其實，月亮只有一個，此月亮就是【一理】，晚上因月光照射在萬川上，而【分殊】出成千上萬的月亮。另一例子【隨器取量】說明: 以杯子取水，隨杯子大小而取水量有多寡，隨杯子形狀方圓而取水成方形、圓形。此水乃是【一理】，杯子就是器，因器的大小、形狀差別，而【分殊】出所取水量的多少與水的不同形狀。朱熹可說是宋明理學思想之集大成者，尤其【理一分殊】哲理貫穿其整個哲學體系。