中國古代化學(xué)史

中國古代化學(xué)史在17世紀(jì)以前,化學(xué)還沒有成為一門獨立的學(xué)科,但是人類利用化學(xué)手段來提高勞動生產(chǎn)技能和改善物質(zhì)生活條件，卻從遠古時代就開始了，而且應(yīng)該說肇端于火的利用。在中國云南元謀縣發(fā)現(xiàn)了距今約170萬年的人類遺址和麻類灰燼、炭屑以及燒過的獸骨。50萬年前的北京人時代，用火已經(jīng)相當(dāng)普遍，在北京周口店龍骨山北坡的猿人洞穴中已經(jīng)堆積了很厚的灰層，其中夾雜著大量木炭，多處散布著燒過的獸骨和石灰。（見彩圖周口店“北京人”遺址第十層的灰燼層──用火遺跡。火是人類最早認識和利用的化學(xué)現(xiàn)象）人類在使用火的過程中，除了用它燒烤食物，抗拒嚴寒,取得光明，抵御野獸襲擊外,還逐步掌握了它的一些習(xí)性和作用：發(fā)現(xiàn)泥土在火的作用下變得堅硬牢固后，便發(fā)明了原始陶器；發(fā)現(xiàn)某些石頭在猛烈的炭火作用下會產(chǎn)生出閃亮堅韌的金屬，便有意識地利用烈火、木炭和陶器來加工礦石，冶煉金屬。陶器的發(fā)明使人類有了貯水器、儲糧器和煮制食物的炊具；金石并用的工具則推動了農(nóng)業(yè)的發(fā)展，這就為釀造工藝的發(fā)生和發(fā)展創(chuàng)造了條件。因此，陶瓷工藝、冶金工藝和釀造工藝就成為最早興起的化學(xué)工藝。此外,人類還受到疾病的威脅,在原始社會時期，對疾病的起因還沒有正確理解，因此治病是靠巫術(shù)和巫醫(yī)，但后來人們從飲食的實踐和偶然的嘗試中逐步取得和積累了利用天然物質(zhì)作為醫(yī)藥的經(jīng)驗，并進一步用火加工某些礦物煉制醫(yī)藥。其后，人們?yōu)榱俗非箝L生不死的奇方，又興起了煉丹術(shù)。在這兩項活動中進行了大量的化學(xué)實驗，積累了很多化學(xué)知識，并產(chǎn)生了早期的化學(xué)觀念，為近代化學(xué)的產(chǎn)生作了準(zhǔn)備。中國古代化學(xué)的歷史就是通過這些實用化學(xué)工藝的產(chǎn)生和發(fā)展而形成的。中國古代的陶瓷化學(xué)優(yōu)美的陶瓷制品是中國對世界文明的一大貢獻。中國人在仰韶文化時期（約公元前5000～前3000）已經(jīng)制作和使用豐富多采的陶器。瓷器則是中國古代的重大發(fā)明之一，自東漢時起，即由絲綢之路和海路輸往世界各地，受到各國人民的贊譽和喜愛，成為中國古代燦爛文明的象征。英語中中國和瓷器兩詞通用，并不是一個名詞的偶然巧合，而是有其由來和特殊意義的。中國古代，在陶瓷制作過程中，應(yīng)用和積累了不少化學(xué)知識。原始陶器中國最原始的陶器出現(xiàn)于新石器時代的初期，即距今一萬年以前。1962年在江西萬年縣大源仙人洞發(fā)現(xiàn)的新石器時代早期洞穴中，發(fā)掘出最原始的陶片90余塊,質(zhì)地粗糙，厚薄不勻，混雜有石英砂粒,松脆易碎,胎色以紅褐為主，火候也不均勻,器皿沒有耳、足等附件。這些都說明了它們是手工捏成，以篝火燒制的。紅陶大約距今6500年前,即新石器時代的中期,原始陶器發(fā)展為紅陶,基色灰紅,這是粘土經(jīng)氧化焰焙燒后，其中三氧化二鐵呈紅色所造成的。陶料已相當(dāng)細膩，厚薄均勻，造型端正，質(zhì)地堅硬。這表明粘土經(jīng)過了淘洗、澄濾,大概已采用泥條盤筑法制坯；焙燒火力均勻,溫度達到了950°C以上,表明這時已經(jīng)有了豎窯或橫窯。紅陶是黃河流域仰韶文化的代表。多種紅陶上常常有彩繪裝飾，這類紅陶稱為彩陶(見彩圖新石器時期彩陶罐。陶器是人類最早的化學(xué)工藝制品,彩陶是早期陶器之一)，其涂料是赭石粉、鐵錳礦粉和白土。黑陶紅陶進一步發(fā)展為黑陶。黑陶色澤黑灰或烏黑，有的坯體中含有細石英砂，所以又稱夾砂黑陶。它的呈色有的是由于表面蒙上了一層煙熏的炭層而烏黑發(fā)亮；有的則是因為在坯體粘土中有意摻和了炭化的植物莖葉和稻谷殼，這樣可防止陶坯在焙燒過程中開裂。但黑陶通體內(nèi)外呈黑灰色，更主要的還是由于陶坯中的三氧化二鐵在還原氣氛中生成了四氧化三鐵。這表明當(dāng)時陶工已初步懂得了焙燒氣氛的控制和利用。個別黑陶出現(xiàn)于距今5000～7000年前的河姆渡文化遺址中，但大量出現(xiàn)于4000～5000年前，即新石器時代后期，是龍山文化的代表。有的黑陶工藝相當(dāng)精巧，體型勻稱端雅，表面烏黑，壁薄而堅硬，所以又稱蛋殼陶。由于其內(nèi)壁常有圈紋，說明這時已采用原始的旋轉(zhuǎn)式陶車。白陶在距今4000～5000年前的龍山文化中還出現(xiàn)了白陶，但大量白陶的制作則在殷商時期。它的原料是白色粘土，主要成分是硅酸鋁，含氧化鋁可達30％左右，三氧化二鐵含量很低，約1％～2％。因此，焙燒后陶器保持潔白。由于選用的原料可塑性好，質(zhì)地堅硬，壁薄，而且常飾以印紋，較彩陶更雅致端莊。硬陶黑陶的進一步發(fā)展則是硬陶。它的特點是質(zhì)地細膩、堅硬，其原料陶土中所含二氧化硅較紅陶明顯要高，燒成溫度需要1100～1200°C，所以質(zhì)地堅硬不裂，有的表面甚至已達燒結(jié)的程度，呈現(xiàn)光澤。這種陶器表面也常拍印上幾何圖形的紋飾，因此常稱為印紋硬陶。由于硬陶原料中含鐵量較高，所以胎質(zhì)表里多呈紫褐色。最早的硬陶出土于江西、湖南和福建一帶的新石器時代晚期遺址中，距今4000年左右。釉陶在商代出現(xiàn)了釉陶。其胎骨原料與硬陶相近，但在掛陶衣的粘土漿中摻加了石灰石、方解石等堿性物質(zhì)。開始時的目的可能是為了著上白色以求美觀。這樣便使陶器表面在1000°C的高溫焙燒過程中形成一層玻璃狀物質(zhì)，這就是早期的石灰釉。由于釉中含鐵，在還原性氣氛中燒成時，釉層便呈現(xiàn)出青綠的色調(diào)，所以一般稱為青釉；如果在氧化氣氛中燒成，則呈黃褐色。釉陶較之硬陶不僅美觀，而且更不透水，容易清洗，適用于作貯水器、釀酒器和水管、板瓦等。唐三彩釉陶發(fā)展到漢代有了極大的進步。一方面是出現(xiàn)了低溫釉，即以黃丹或鉛粉代替石灰石作為陶釉中的助熔劑；一方面有意識地往釉料中加入少量含銅礦物或含鐵礦物，前者便使釉層呈深綠色，后者使釉層呈深黃色或棕黃色。這是制作釉器使用呈色劑的開始。唐三彩的出現(xiàn)是釉陶作品發(fā)展的高峰，它是一種施以多種釉色的陶器美術(shù)工藝品,以白色粘土為胎,彩繪釉色以白、綠、黃三色為基色，間有藍、紫、棕褐、黑各色。唐三彩使用低溫鉛釉，采用二次燒成工藝,釉層約是在800°C的溫度下燒成。綠釉仍用氧化銅類礦物（孔雀石、白青、曾青）著色；黃色和棕褐色釉用赭石著色；藍色釉用含鈷氧化錳礦石著色；黑色釉用鐵錳礦石著色；白色釉是以無色透明釉覆蓋在化妝白土上而成。紫砂陶宋代以后，宜興（今屬江蘇?。┑淖仙盁o釉細陶制品有如異軍突起，尤其是紫砂茶具，譽滿中外，明代達到極盛時期。由于紫砂陶器往往將中國傳統(tǒng)的繪畫、書法、詩詞、篆刻、雕塑諸般藝術(shù)薈萃于一體，為歷代文人所贊賞。紫砂陶的原料是宜興所產(chǎn)的紫砂泥，是一種天然的五色陶土，深藏于巖石層下，具有很強的可塑性，屬高嶺土－石英－云母類型。因含三氧化二鐵量特別高(7％～8％)，所以燒成后呈棕紫色。燒成溫度在1100～1200°C，采用氧化氣氛。燒成后的成品吸水率小于2％，說明它的氣孔率介于一般陶器與瓷器之間。原始瓷中國瓷器是在燒制硬陶、白陶和石灰釉陶的經(jīng)驗基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。早在殷周時期，在釉陶出現(xiàn)后不久就出現(xiàn)了青釉器，原料成分接近于瓷土，胎質(zhì)灰白；燒成溫度一般高達1100°C以上，胎體基本燒結(jié)，釉為高溫石灰釉，與胎體結(jié)合牢固。這種青釉器已符合瓷器的基本要求，只是胎質(zhì)的白度和燒結(jié)程度還不夠，所以現(xiàn)在稱它為原始瓷。及至春秋時期，原始瓷器質(zhì)量有了明顯提高。從出土情況看，那時江南地區(qū)是原始瓷器的主要產(chǎn)區(qū)，這可能與該地區(qū)盛產(chǎn)瓷土有關(guān)。青瓷原始瓷發(fā)展到東漢，演變成為真正的瓷。這種早期瓷器的釉層，靠釉料中固有的三氧化二鐵自然呈色，所以多呈黃褐色。若焙燒時還原氣氛掌握得好，則釉呈青色,所以稱青瓷。三國、南北朝時期的青瓷器,胎體中酸性氧化物含量進一步增高,燒成溫度達1200°C,釉色青綠純正，說明當(dāng)時已能較熟練地掌握焙燒氣氛和釉料配方。（見彩圖1600年前的西晉青瓷神獸尊。說明中國制瓷器史的悠久）唐代瓷器唐代瓷器以南方越窯的青瓷和北方邢窯、鞏窯及四川大邑窯的白瓷為代表。中、晚唐時，越窯青瓷有了明顯提高,原料加工和胎體制作都已相當(dāng)精細,瓷土經(jīng)過仔細粉碎和淘洗,坯泥在成型前經(jīng)過反復(fù)揉練,所以瓷胎細膩質(zhì)密，不見分層現(xiàn)象，氣孔也少。釉料處理和施釉技術(shù)也有很大進步,釉層均勻、晶瑩潤澤,開裂成紋和剝釉現(xiàn)象大為減少，青色純正，滋潤而不透明。唐代白瓷釉含鐵量已極少，潔白似玉。長沙還出現(xiàn)了以鐵、銅為呈色劑的黃褐色和綠色釉下彩所裝飾的新品種，安徽、山東、河南等地則出現(xiàn)了以鐵、錳為呈色劑的黑釉瓷器。五代瓷器五代時江西浮梁縣昌南鎮(zhèn)(即今景德鎮(zhèn))的瓷窯建立，以其附近高嶺村的優(yōu)異瓷土為原料，燒制出的白瓷器，釉色純正，含三氧化二鐵少于1％,胎質(zhì)含二氧化硅量接近80％，燒成溫度高達1200°C，所以質(zhì)地堅硬，透明度高，被譽為“假玉”。宋代瓷器宋代的名瓷、名窯呈現(xiàn)了百花齊放的局面。除固有的白瓷有了更大進步以外，河南鈞窯瓷、浙江南宋修內(nèi)司官窯的“開片瓷”及龍泉窯的青瓷則更具特色。鈞瓷是一種天藍或天青色乳濁釉瓷，而藍釉中帶紅，有如晴空中出現(xiàn)晚霞。這種紫紅色釉是以銅為著色劑，在高溫還原氣氛中燒成的?！伴_片瓷”則是有意地利用胎質(zhì)與釉質(zhì)的膨脹系數(shù)相差過于懸殊的特點而使在開窯的片刻釉面出現(xiàn)很多裂紋，再填以炭末，于是變病為美,別有風(fēng)味。龍泉窯的青瓷有梅子青和粉青之分,顏色碧青、柔和淡雅，有如翠玉，達到了青瓷的高峰，說明配料、燒成溫度和氣氛的掌握已達到了完全純熟的階段。在釉下彩繪方面，磁州窯白釉的釉下黑彩、醬彩可作為代表。它是以四氧化三鐵呈色的。元代瓷器元代瓷器的重大發(fā)展，主要反映在高溫釉下彩繪上，出現(xiàn)了以鈷土為呈色劑的青花瓷和以銅為呈色劑的釉里紅瓷兩個新品種，豐富了中國彩瓷的釉色。明代瓷器青花瓷在明代達到了成熟階段，曾大量輸出國外；而明代瓷器中更具特色的是上下釉彩爭妍斗艷的斗彩瓷和單純釉上彩繪的五彩瓷。這兩種彩瓷的發(fā)明使以往占統(tǒng)治地位的單色釉和單色彩繪逐漸退居次要地位。這時出現(xiàn)的釉上彩繪的顏色釉料是以PbO-SiO2-K2O（黃丹－石英－硝石）為基體的低溫釉料,其著色元素雖僅為銅、鐵、鈷、錳等幾種，但選用不同的原料和配比，卻做出了鮮紅、鵝黃、杏黃、水綠、葉綠、孔雀藍、葡萄紫等絢麗的彩色，使彩瓷達到了極其華麗的地步。明代單色釉也有重大創(chuàng)新，最珍貴的是永樂、宣德年間(1403～1435)出現(xiàn)的“寶石紅”、“霽紅”等名稱的銅紅釉瓷。它采用一種高溫石灰釉,以銅為著色劑,在強還原性氣氛中燒成。紅色是膠態(tài)單質(zhì)銅的呈色作用產(chǎn)生的。其焙燒條件極為嚴格，可謂中國古瓷中的一項絕技。明代還有以鐵著色的純黃釉瓷和以銅為著色劑的孔雀綠瓷（法翠），前者采用低溫鉛釉，后者采用以牙硝代替黃丹的低溫釉。清代瓷器清代康熙、雍正、乾隆三朝出現(xiàn)了中國制瓷工藝史上的黃金時代。彩釉、彩繪技術(shù)在清代得到了全面的高度發(fā)展，而且更出現(xiàn)了釉料摻砒的粉彩、立體感強的琺瑯彩、釉下三彩、墨彩、烏金釉等新品種，同時也從國外引進了很多新技術(shù)，例如金彩、以膠態(tài)金呈色的胭脂紅釉彩和以氧化銻呈色的黃彩。中國古代的冶金化學(xué)中國古代在銅、鋼鐵、金、銀、錫、鉛、鋅、汞等金屬的冶煉史上均居于世界的前列。中國古代的冶金技術(shù)，特別是秦漢以后的鋼鐵冶煉技術(shù)及其產(chǎn)品，不斷向外輸出，對亞洲各國產(chǎn)生很大影響。在著名的羅馬學(xué)者老普林尼所著《博物志》中曾記載了“中國鐵”西傳的情況，并認為最優(yōu)良和最卓越的鋼是中國的產(chǎn)品。中國生鐵（鑄鐵）的發(fā)明，大約比歐洲早1000多年。英國學(xué)者李約瑟認為，歐洲的鑄鐵技術(shù)是在11或12世紀(jì)由中國傳去的?；瘜W(xué)在冶金技術(shù)中占有很重要的地位，中國古代在冶金過程中積累了豐富的冶金化學(xué)知識。冶煉紅銅中國先民在不斷改進石器和尋找、開采石料的勞動中發(fā)現(xiàn)了天然紅銅。這是他們最早利用的金屬。在今甘肅單純齊家文化的多處遺址中出土了這類銅質(zhì)鍛造器件。由于當(dāng)時燒制陶器的技術(shù)已相當(dāng)成熟，既有了耐高溫的陶器,又能造成1000°C以上的窯溫,這就具備了用礦石冶煉金屬的條件。大約在距今5000年前，中國已進入了冶煉紅銅的時期。最初是利用孔雀石類氧化銅礦石，將它與木炭混合加熱還原，得到金屬銅。冶鑄青銅中國幾乎在開始冶煉紅銅的同時就出現(xiàn)了青銅，主要是銅錫合金，其中往往含有鉛和其他金屬。由于其硬度比銅大而且堅韌,熔點也較低，容易鑄造,所以得到了較快發(fā)展。甘肅馬家窯和馬廠文化遺址中出土了約公元前2500年的青銅器件。最初冶煉青銅，大概是將紅銅和錫礦石、木炭一起合煉而制得的；后來才逐漸發(fā)展到先煉出錫、鉛，然后再與銅合煉。商和西周時期是中國青銅器的鼎盛時代（見彩圖商代青銅鼎──由礦石經(jīng)高溫下化學(xué)反應(yīng)制成的銅錫合金制品）。河南偃師二里頭早商遺址出土了30余件錫青銅器，包括生產(chǎn)工具、兵器和禮器。河南安陽出土的商代晚期禮器“司母戊鼎”是該時期青銅器的代表作，重875千克,是世界上最大的古青銅器，其中銅占84.77％，錫11.84％，鉛為2.76％。安陽小屯還出土了殷代的成塊錫錠和外鍍厚錫的銅盔。殷代墓葬中也發(fā)現(xiàn)有鉛質(zhì)酒器。這表明中國至遲在殷代已掌握了金屬錫和鉛的冶煉技術(shù)，有可能加入金屬錫、鉛煉制青銅。至遲在西周，中國已在冶鑄中使用鼓風(fēng)設(shè)備。湖北銅綠山古礦冶遺址還保存有春秋時期的煉銅豎爐，具有金門和鼓風(fēng)口，已大體具備了現(xiàn)代鼓風(fēng)爐的雛形。煉銅渣中含銅平均僅0.7％,表明那時冶煉技術(shù)已很高。戰(zhàn)國后期成書的《周禮·考工記》記載了鑄造各類青銅器的“六齊”規(guī)則（“六齊”是鑄造青銅時銅和錫的六種配方）；戰(zhàn)國末期成書的《呂氏春秋·別類編》有“金（即銅）柔錫柔，合兩柔則剛”的論述，說明那時對青銅的成分與性能之間的關(guān)系已有了較系統(tǒng)的知識。煉鐵中國先民用鐵是從隕鐵開始的。河北藁城縣臺西村曾出土商代的鐵刃銅鉞。河南?？h辛村也曾出土周初的鐵刃銅鉞和鐵援銅戈。它們都是用隕鐵鍛煉成的。中國開始冶鐵的時間大約在春秋時期。由于那時已經(jīng)有了豐富的冶鑄青銅的經(jīng)驗,進步很快,生鐵和“塊煉鐵”幾乎同時出現(xiàn)。長沙識字嶺楚墓出土的鐵臿、長沙楊家山和窯嶺山出土的白口鐵鼎是春秋晚期的生鐵鑄造品；甘肅靈臺景字坪秦墓出土的銅柄鋼劍和長沙出土的鐵削，分別是春秋中期和末期的塊煉鐵制品。塊煉鐵冶煉溫度低，夾雜物多，但含碳量低，接近于熟鐵，熔點高，質(zhì)地柔軟，適于鍛造器物；生鐵的冶煉溫度高，含硫、磷量較大,質(zhì)地硬脆，但耐磨,適于鑄造器物。(見彩圖春秋時期鐵鋤和鐵削——用木炭還原法制得的鐵制品)中國古代的生鐵先后發(fā)展出了四個品種，即白口鐵、灰口鐵、麻口鐵和韌性鑄鐵。白口鐵發(fā)展最早，其中的碳以碳化鐵(Fe3C)形態(tài)存在，質(zhì)硬脆耐磨，適宜鑄造犁鏵之類。最早的灰口鐵出土于河北滿城西漢墓，用于制作車上的锏。因其中硅含量高，促使碳石墨化，因此脆性減小，而其中的石墨片又具有潤滑作用，所以這種生鐵正適合鑄造軸承材料。麻口鐵介于白口鐵和灰口鐵之間。銅綠山遺址和滿城漢墓都有麻口鐵犁鏵出土。韌性鑄鐵是將白口鐵加熱，長期保溫而得，碳以團絮狀石墨析出，而基體相當(dāng)于低碳或中碳鋼，所以這種鑄鐵的出現(xiàn)，表明工匠已掌握了退火柔化處理技術(shù)。這一工藝在戰(zhàn)國初期就初見端倪，后漢、魏晉南北朝時已得到廣泛應(yīng)用。在戰(zhàn)國時期，工匠在鍛打塊煉鐵的過程中，由于炭火中碳的滲入而煉成了最早的滲碳鋼，并掌握了淬火工藝。這種方法到西漢初年又發(fā)展成為百煉鋼工藝。在西漢后期又發(fā)明了以生鐵為原料的炒鋼技藝，并從而得到熟鐵。大約在晉、南北朝時發(fā)明了將生鐵和熟鐵按一定比例配合冶鍛的方法，以調(diào)節(jié)鐵中的含碳量，而創(chuàng)造了“團鋼”（又名灌鋼）冶煉工藝。中國的煉鋼技術(shù)在中古時期一直走在世界的前列。中國大約在秦代或漢初開始采煤為薪。河南鄭州漢代古滎鎮(zhèn)煉鐵仍用木炭，在山東平陵、河南鞏縣鐵生溝的漢代冶鐵遺址中雖發(fā)現(xiàn)了煤塊、煤粉和煤餅，但只用作加熱爐和退火爐的燃料。五代時開始用煤煉鐵。明代后期，中國煉鐵不僅主要用煤，而且開始煉制和使用焦炭。古滎鎮(zhèn)漢代煉鐵爐渣的流動性良好，渣和鐵完全分離，爐渣中含CaO25％左右、MgO2.5％、鐵生溝漢代冶鐵遺址中曾發(fā)現(xiàn)石灰石。由此可知，那時冶鐵已采用堿性熔劑。膽銅法用膽水煉銅是中國古代冶金化學(xué)中的一項重要發(fā)明。這種工藝是利用金屬鐵將膽礬溶液中的銅離子置換出來,還原為金屬銅,再熔煉成錠。早在西漢時就已有人覺察到這一化學(xué)反應(yīng)，《淮南萬畢術(shù)》、《神農(nóng)本草經(jīng)》就提到：“白青（堿式碳酸銅）得鐵化為銅”，“石膽……能化鐵為銅”。唐代已有人用這種方法小規(guī)模煉制赤銅。北宋時膽銅法發(fā)展成為大規(guī)模生產(chǎn)銅的重要方法之一，最高年產(chǎn)量曾達180余萬斤。淘冶黃金黃金都是以游離狀態(tài)存在于自然界，分沙金和脈金（小金）兩種。歷史上的早期采金技術(shù)都是“沙里淘金”。例如，《韓非子·內(nèi)儲說上》提到“麗水之中生金”。開采脈金的時期就晚得多了，大約在五代之后。在河北藁城縣臺西村商代中期宮殿遺址中已有金箔出土。河南安陽殷墟也有許多金器出土，所以黃金淘冶加工技術(shù)的出現(xiàn)應(yīng)早在商代前期，湖北隨縣擂鼓墩戰(zhàn)國早期的曾侯乙墓中曾出土金盞、金勺、金盒及金彈簧，表明那時黃金加工技術(shù)已達到很高水平。煉銀銀雖有以游離狀態(tài)或銀金合金狀態(tài)(黃銀)存在于自然界的,但很少，主要以硫化礦形式存在,并多與鉛礦共生。這種銀最初大概就是從冶煉到的鉛中發(fā)現(xiàn)的。所以銀的利用較黃金晚。中國大約在春秋初期才開始采集銀。陜西咸陽路家坡出土了東周的銀質(zhì)空首布(貨幣)。而在戰(zhàn)國至漢代的墓葬中已有工藝技術(shù)較高的銀器隨葬品。東漢時期發(fā)明了以黑錫（鉛）結(jié)金銀的“灰吹法”。明代著作《菽園雜記》、《天工開物》中有翔實記載（圖1沉鉛結(jié)銀(《天工開物》)）。天然黃金中總混有一些銀，又常有人以銀摻入黃金謀利，所以提純黃金，使它與白銀分離，在古代成為一門專門的技藝。中國曾先后利用黃礬－樹脂法、礬鹽法、硫黃法、硼砂法、礬硝法、礬硝鹽法來分離金和銀，有豐富的經(jīng)驗。煉汞在自然界中雖有游離態(tài)汞存在,但量很少,主要以丹砂（硫化汞）狀態(tài)存在。戰(zhàn)國時期，中國已用水銀作外用藥。同時中國發(fā)明了利用水銀的鎏金術(shù)。這種技藝發(fā)展到西漢初年已達到極高的水平。河北滿城西漢中山靖王劉勝妻竇綰墓出土的“長信宮燈”（見彩圖西漢長信宮燈──用金汞齊進行表面鎏金的制品）和茂陵（漢武帝墓）出土的鎏金馬至今光燦奪目。從丹砂升煉水銀的技術(shù)，在西漢時興起的中國煉丹術(shù)中得到了很大的發(fā)展。方士們在密閉的設(shè)備中升煉水銀，先后利用過石灰石、黃礬、赤銅、黑鉛、鐵和炭末來促進硫化汞的分解。南宋時期發(fā)明了蒸餾水銀的工藝，設(shè)計了專用的裝置，《天工開物》中也有類似記載（圖2升煉水銀(《天工開物》)）。在中國的醫(yī)藥化學(xué)中還曾利用過鉛汞齊、錫汞齊。唐代已開始用銀錫汞齊作為補牙劑。黃銅宋代以前，鋅黃銅稱為鍮石，唐代已較多見，價值在銀、銅之間。明代以前，這種合金是利用爐甘石（碳酸鋅礦）和金屬銅、木炭合煉而成的。這個煉制方法的記載最早見于五代末期的“日華子點庚法”，是一個煉金術(shù)的配方。此法一直沿用到清代。煉鋅明初中國已掌握了從爐甘石煉取金屬鋅的技術(shù)，那時稱這種金屬為“倭鉛”。16～18世紀(jì)中國已向歐洲出口鋅錠，18世紀(jì)時出口鋅的純度達到99％。明代著作《天工開物》中有世界上現(xiàn)存最早的關(guān)于煉鋅術(shù)的文字記載（圖3升煉倭鉛(《天工開物》)）。鎳白銅鎳白銅自古是中國云南的特產(chǎn)。東晉常璩《華陽國志》就已記載：“螳螂縣因山名也，出銀、鉛、白銅、雜藥?！斌肟h在今滇北會澤、巧家一帶。在其附近，東川產(chǎn)銅，貴州章赫縣產(chǎn)鋅，四川會理有古鎳礦遺址。明代云南已大量生產(chǎn)似銀的鋅鎳銅合金，含銅40％～58％，鎳7.7％～31.6％，鋅25.4％～45％,稱為“中國白銅”。清朝康熙、雍正、乾隆三代，白銅大量銷往歐洲。中國古代的釀酒中國在4000多年前已知利用酒曲使淀粉發(fā)酵釀酒，在世界上是生物化學(xué)方面的一項重大發(fā)明。中國古代釀酒技術(shù)不斷發(fā)展，酒曲和曲酒的品種逐漸增多。蒸餾酒始自宋代，到明代已很普遍，同時積累了專門的釀酒化學(xué)知識。19世紀(jì)90年代，L.巴斯德從中國的酒曲中得出一種主要毛霉，歐洲從此建立起淀粉發(fā)酵制酒精法。釀酒起源中國在龍山文化時期，農(nóng)業(yè)已相當(dāng)發(fā)達，已以相當(dāng)規(guī)模釀酒。在龍山文化遺址中不僅有了石鐮、蚌鐮,而且開始出現(xiàn)了陶尊、陶盉、陶斝、陶豆等盛酒、煮酒、飲酒的器皿。殷墟發(fā)掘出的實物中已有種類繁多、制作精良的飲酒和貯酒的青銅器,如爵、斝、尊、卣、觵、觚等。這時大體上已經(jīng)有了兩種酒，即“醴”和鬯。前者是用麥芽制成的甜酒，供飲用；后者是以郁金香草釀黑黍而成的酒，主要用于祭祀。據(jù)《禮記》記載，西周已有相當(dāng)豐富的釀酒經(jīng)驗和完整的釀酒技術(shù)規(guī)程，其中“月令篇”敘述了負責(zé)釀酒事宜的官“大酋”在仲冬釀酒時必須監(jiān)管好的6個環(huán)節(jié):“秫稻必齊，曲蘗必時，湛熾必潔、水泉必香,陶器必良,火齊必得，兼用六物?！敝魄跐h代,中國的酒曲已有很多品種。關(guān)于中國制曲技術(shù)的記載，最早見于晉人嵇康的《南方草木狀》，其中提到兩廣的“草曲”。南北朝時賈思勰所著《齊民要術(shù)》翔實記載了北方的12種造酒用曲的制作方法。宋人朱翼中所著《北山酒經(jīng)》則是研究中國古代南方造曲法的重要文獻，它已提及用老曲末為曲種。這有利于優(yōu)良菌種的延續(xù)和推廣。宋代發(fā)明了紅曲，它是在高溫菌紅米霉的作用下產(chǎn)生的。這種菌繁殖較慢，在高溫酸敗的大米上才容易生長。因此，紅曲的制作是通過耐心的觀察、長期的經(jīng)驗和特別的技術(shù)才研制成功的，確實來之不易。北宋陶谷的《清異錄》對它已有記載。中國紅曲的制造，曾受到國外釀造學(xué)家的贊嘆。蒸餾酒中國的蒸餾酒以出現(xiàn)于宋代的說法較為可靠。河北青龍縣發(fā)現(xiàn)了一具金代銅胎蒸餾鍋，估計是用于蒸餾酒的（圖4金代銅胎蒸餾鍋）。明代以后,中國普遍“用濃酒和糟入甑，蒸令氣上,用器承取滴露”,以取得味極濃烈的燒酒。中國古代的制糖中國位于亞熱帶和溫帶，南方適宜于種植甘蔗，北方可種甜菜，是重要的產(chǎn)糖國之一。中國在3000年前的西周時代已知將淀粉水解制糖。中國的制糖技術(shù)，長期以來積累了豐富的制糖知識，在化學(xué)史上占有重要的地位。中國古代食用的糖除了蜂蜜之外,主要有兩大類:一類是淀粉水解而成的飴糖,其中味甜的成分是麥芽糖;另一類是由甘蔗汁加工的蔗糖。飴糖飴糖的傳統(tǒng)制法是把稻米、玉米、高粱煮熟后,加入磨碎的麥芽,摻水保溫糖化。人們最初從發(fā)芽的麥谷嘗到甜味。所以飴糖的創(chuàng)始與谷物釀酒在時間上應(yīng)該相近或更早些，當(dāng)然制作味道純正的飴糖又要經(jīng)過一段相當(dāng)長的時間。《詩經(jīng)》中已有“周原月無月無,堇荼如飴”的詩句，可知西周時已有飴糖。戰(zhàn)國時成書的《尚書·洪范篇》有“稼穡作甘”之句?！案省奔达嵦恰|漢許慎《說文解字》說:“飴,米蘗煎也?！弊钤鐚︼嵶隽私忉尅！洱R民要術(shù)》對飴的制作，分門別類作了闡述。砂糖戰(zhàn)國時期的楚國地區(qū)(今湖北省一帶)已開始種植甘蔗，并將甘蔗汁加熱濃縮成為“柘漿”食用。東漢應(yīng)劭對“柘漿”的解釋為“取甘蔗汁以為飲也”。東漢時已將甘蔗汁“煎而曝之”，使它凝如冰。這種糖塊當(dāng)時曾叫“石蜜”。南北朝時制取了粗制砂糖，梁代陶弘景《本草經(jīng)集注》已提到“取（甘蔗）汁以為沙糖”。蔗糖的脫色處理，最早有鴨蛋蛋白的凝聚澄清法和黃泥漿的吸附脫色法。兩種方法的發(fā)明時間接近，并均興起于福建。據(jù)明代周瑛所修《興化府志》載，黃泥脫色法“舊出泉州，正統(tǒng)間莆人有鄭立者學(xué)得此法”（正統(tǒng)為明英宗年號）。清人黃仕等所撰《泉州府志》則說此法相傳為元代泉州府安南人黃姓者在制糖時因“墻塌壓糖，去土而糖白”，從而發(fā)明的，“后人遂效之”?！短旃ら_物》對此工藝有翔實記載（圖5蔗糖黃泥脫色(《天工開物》)）。冰糖唐大歷年間四川遂寧的糖匠發(fā)明了制冰糖(當(dāng)時稱為糖霜)法。南宋王灼在其《糖霜譜》（圖6《糖霜譜》）中對冰糖的發(fā)明傳說和制作方法有詳明的記載。中國古代的本草和煉丹術(shù)“本草”是漢代以來中藥的傳統(tǒng)名稱。五代韓保升曾作解釋：“按藥有玉石、草木、鳥獸，而直云本草者，為諸藥中草類多也?！庇涊d中藥的書，也稱“本草”或“本草經(jīng)”。本草學(xué)即中藥學(xué)。中國自西周到清代的數(shù)千年內(nèi)，均以中藥作為主要藥物。本草學(xué)中對一些藥物的來源、性質(zhì)、鑒別、制法及配伍有所敘述，應(yīng)用和積累了廣泛的化學(xué)知識，所以本草學(xué)成了研究中國古代化學(xué)的一個重要依據(jù)。中國的煉丹術(shù)則為旨在將普通金屬煉成能令人長生不老的丹藥或“黃金”的方術(shù)，由戰(zhàn)國時代到明代延續(xù)了約2000年。雖然其主要目的落空，但卻因煉丹家們進行了許多原始的化學(xué)實驗而取得了不少的化學(xué)知識，并制備了很多藥物，后來這些成果演變?yōu)楸静輰W(xué)的一部分。簡史殷代以前，人們主要靠巫術(shù)來解除病痛，以醫(yī)藥和針灸為輔。1973年河北藁城臺西村商代晚期遺址中曾發(fā)現(xiàn)藥用的桃仁和郁李仁。西周時代醫(yī)巫逐步分化，開始有專職醫(yī)生，而且分科，并建立記錄治療經(jīng)過的病歷，積累了不少用藥經(jīng)驗。戰(zhàn)國時代從長沙馬王堆三號漢墓出土的帛書中有大約記載于戰(zhàn)國時代的52種病的醫(yī)方，提及的藥物已達240余種,包括礦物、草木、谷果、獸禽及人體組織各類藥物。其中礦物藥已有硝石、戎鹽、礜石、丹砂、曾青、雄黃、水銀等。戰(zhàn)國時道家哲學(xué)中有關(guān)于肉體永生的寓言,如《老子》說“谷神不死”,《莊子》說“神人”可“不食五谷”，“乘云氣，御飛龍，而游乎四海之外”。這種思想被戰(zhàn)國末燕、齊方士發(fā)展為神仙說，妄言人可通過服藥或其他方法成為長生不死的神仙。這種說法正適應(yīng)了中國古代封建帝王和貴族、豪強的奢望。秦漢秦始皇統(tǒng)一中國后，曾使齊人徐巿等入海求不死之藥,均遭失敗。到西漢時,武帝劉徹曾接受方士的謀劃親自從事“化丹砂、諸藥齊為黃金”，以煉制可使人羽化登仙的奇藥。最早的煉丹術(shù)活動是升煉丹砂，飛煉五金八石和燒煉藥金。煉丹家主張服食黃金等物的理論根據(jù)是“假外物以自堅固”。如東漢魏伯陽說：“金性不敗朽，故為萬物寶，術(shù)士服食之，壽命得長久?！崩钌倬I給漢武帝(公元前141～前87)的長命方就是煉丹砂使化為黃金，用以制作飲食器，借以延年益壽。武帝時淮南王劉安曾招致賓客方術(shù)之士數(shù)千人，大規(guī)模從事煉丹，他們曾“煎泥成金，鍛鉛為銀，水煉八石，飛騰流珠（水銀）”。至漢晉時期，方士們所用的各類藥料和所升煉的丹藥品種已相當(dāng)繁多，雖然不能令人長生，但對中國醫(yī)藥學(xué)的發(fā)展有促進作用。當(dāng)時的大煉丹家往往也同時是著名的醫(yī)藥學(xué)家。煉丹術(shù)與醫(yī)藥學(xué)自始至終是互相滲透、互相影響的。現(xiàn)存最早的煉丹著作是西漢末或東漢初成文的《黃帝九鼎神丹經(jīng)》,其中記載有9種所謂神丹大藥的藥方和煉法。據(jù)所用原料和操作方法，推知它們的主要成分是丹砂、雄黃和黃丹。魏伯陽所撰《周易參同契》是現(xiàn)存最早的一本煉丹術(shù)理論性著作，對后來的煉丹術(shù)有很大影響。中國歷史上本草學(xué)專著相當(dāng)多，流傳至今的以《神農(nóng)本草經(jīng)》（輯本）為最早，出自戰(zhàn)國以來多人的手筆，至東漢經(jīng)充實、編纂而成。它把藥物365味分為上、中、下三品：①上藥“養(yǎng)命”，可使人“輕身益氣、不老延年”；②中藥“養(yǎng)性”，可“遏病補虛羸”；③下藥為“佐使”，有毒，可以“治病”?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》的藥物分類法雖然在一定程度上是以藥效為根據(jù)，但顯然具有濃厚的煉丹術(shù)色彩。東漢順帝漢安元年(142)沛國豐人張道陵創(chuàng)立道教，從此以后從事煉丹者多為道士。他們選擇名山幽谷為合煉神丹大藥的場所。魏晉時期當(dāng)時道士們的足跡已遍及泰、嵩、終南、女兒、峨嵋等28座名山，煉丹術(shù)進入成熟時期。東晉葛洪撰寫了《抱樸子內(nèi)篇》（見彩圖《抱樸子內(nèi)篇》關(guān)于硫化汞和汞的化學(xué)性質(zhì)的敘述），不僅從理論到實踐對前代煉丹術(shù)作了全面總結(jié)，而且有重大發(fā)展，形成了自己的獨特體系。他對長生問題提出了內(nèi)修和外養(yǎng)兼顧的見解：外養(yǎng)以金液、還丹為主要藥物；內(nèi)修則包括行氣導(dǎo)引、胎息守一、調(diào)協(xié)陰陽等。但他最強調(diào)的還是煉服丹藥。書中“金丹”、“仙藥”、“黃白”三篇為研究中國煉丹術(shù)化學(xué)的重要材料。葛洪是對后世影響最大的煉丹家和中國古代杰出的醫(yī)藥學(xué)家。南北朝時期陶弘景將漢晉以來名醫(yī)對《神農(nóng)本草經(jīng)》的注疏及所用新藥365種匯編成《名醫(yī)別錄》,其后又將這些藥物的解說和《神農(nóng)本草經(jīng)》3卷的內(nèi)容融合為一，編成《本草經(jīng)集注》,于是將藥物品種增至730味?！都ⅰ饭?卷，首敘藥性之源，再論病名之診,次分藥物為玉石、草、木、蟲、獸、果菜、米食7類。陶氏這種新的藥物分類法雖然尚未完全擺脫煉丹術(shù)的影響，但較之《神農(nóng)本草經(jīng)》顯然大有進步，為后世本草學(xué)所宗。唐代中國煉丹術(shù)在唐代發(fā)展到了全盛時期：藥物品種大為增加，植物藥料開始多起來；實驗操作更為復(fù)雜，煉丹設(shè)備從兩漢所用的土釜、竹筒等發(fā)展到特制的鐵質(zhì)上下釜、水火鼎等；但在理論上由于更明顯地以陰陽五行學(xué)說為基礎(chǔ),體系雖然更為完整,但卻因此失去了漢晉時期那種樸實的面貌。至于點化藥金、藥銀的黃白術(shù)，這時則逐漸變?yōu)閱渭円园l(fā)財至富為目的。但由于進行更為廣泛、精密的化學(xué)實驗，出現(xiàn)了更多的化學(xué)制劑，從而為防治疾病提供了更多的人工制備藥物。煉丹術(shù)之所以在這個時期出現(xiàn)高潮，除由于幾百年來積累了豐富的實踐經(jīng)驗和社會生產(chǎn)力在唐代得到大發(fā)展外，與道教在政治上得勢和唐朝歷代皇帝寵信方士，熱中于神仙方術(shù)有密切關(guān)系。唐朝梅彪所撰《石藥爾雅》記載，當(dāng)時“有法可營造”的丹方98種，收錄講述煉丹服食的書97部。這可以部分地反映出當(dāng)時煉丹術(shù)盛行的情況。這時煉金之風(fēng)也很盛。收入《鉛汞甲庚至寶集成》的《神仙養(yǎng)道術(shù)》記載，當(dāng)時流行的藥金就達15種。含汞、鉛、砷、硫的“仙丹”是有劇毒的，在社會上如此流行，自然會造成嚴重后果。據(jù)史書記載，唐代上自皇帝，下至文臣武將、文人學(xué)士死于服食者極多。平民百姓因此致死的當(dāng)然更多。自此以后，煉丹之風(fēng)稍為衰減。唐朝政府對本草學(xué)也相當(dāng)重視。顯慶(656～660)年間，高宗李治接受醫(yī)藥學(xué)家蘇敬的建議，組織名醫(yī)20余人,以蘇敬為主，對《本草經(jīng)集注》詳加考訂、增補,纂成《新修本草》（圖7《唐·新修本草》（森立之舊藏本）），頒發(fā)全國。這是世界上最早的一部國家藥典。它包括“本草”（正文）“藥圖”（圖譜）、“圖經(jīng)”（藥圖解說）3個組成部分。所收藥物分為9類,共850種?！缎滦薇静荨奉C行后，不僅風(fēng)行全國，并逐漸傳至海外，公元731年傳至日本。宋代宋代煉丹術(shù)之風(fēng)仍盛，在化學(xué)上進一步取得了不少重大的成就。這時出現(xiàn)了精致的金銀質(zhì)丹爐、神室（反應(yīng)器）、各式鐵質(zhì)水火鼎，以及專用于升煉水銀的蒸餾器（圖8宋代煉丹設(shè)備（道藏））等。但煉丹術(shù)經(jīng)長期實踐之后，得長生者一無所見而喪生者卻屢見不鮮，因此社會上出現(xiàn)了更多駁斥煉丹術(shù)的議論。此時有些煉丹術(shù)方士則淪為江湖騙子，專以制偽金、銀之術(shù)騙人錢財。因此到南宋時期，專門從事燒丹煉汞的外丹派明顯衰落，而主張鍛煉身體、存神煉氣的內(nèi)丹派則大為興旺。他們雖然也未能實現(xiàn)“長生久視”的夢想，但所積累的經(jīng)驗后來成為中醫(yī)氣功療法的一部分。外丹術(shù)在制藥和化學(xué)方面的成就大多收入北宋各本草學(xué)專著中,為醫(yī)藥學(xué)家所繼承和發(fā)揚。宋代在本草學(xué)的纂修工作上是成績卓著的。這時期出現(xiàn)的《嘉祐本草》、《經(jīng)史證類備用本草》、《圖經(jīng)衍義本草》（圖9《圖經(jīng)衍義本草》(《道藏》本)）都是中國本草學(xué)的重要典籍。尤其是《重修政和經(jīng)史證類備用本草》，集歷代本草學(xué)著述之大成，內(nèi)容極為豐富，不僅包括前代醫(yī)藥名家關(guān)于各種藥物性質(zhì)、藥理、形態(tài)、產(chǎn)地、加工方法、療效等的論述，還系統(tǒng)地記載了漢代以來煉丹家和醫(yī)藥學(xué)家所制成的化學(xué)藥劑及其煉制方法。它反映出中國唐宋時代在本草和煉丹化學(xué)方面的巨大發(fā)展，并且為后世研究中國古代化學(xué)提供了重要原始資料，具有很高的學(xué)術(shù)價值。明代明代煉丹術(shù)雖然尚有落日余暉，但究竟是日暮途窮了，但醫(yī)藥學(xué)家繼承了煉丹術(shù)的制藥化學(xué)成就和實驗技術(shù)，繼續(xù)為煉制新的藥劑、改進舊的煉制方法而努力鉆研?，F(xiàn)存的很多秘方和驗方都產(chǎn)生于這一時期，進一步充實了中國醫(yī)藥化學(xué)和醫(yī)藥學(xué)的寶庫。劉文泰等所編《本草品匯精要》和李時珍的《本草綱目》，是明代本草學(xué)著作的杰出代表。尤其是后者，它是李氏以畢生精力完成的本草學(xué)巨著。李氏在這部巨著中系統(tǒng)地總結(jié)了中國先民長期與疾病作斗爭的經(jīng)驗，綜合了百家之說，介紹了自己深入民間調(diào)查的結(jié)果。為了糾正歷代本草著作在植物、動物以及藥性方面出現(xiàn)的謬誤，他對許多藥用植物作過實地考察,對許多藥用動物作過研究,親自采集加工過許多藥用礦物。全書52卷，收載藥物1892種。該書的成就決非局限于藥物學(xué)，實際上成為明代的包括藥物學(xué)、礦物學(xué)、地質(zhì)學(xué)、動物學(xué)、植物學(xué)、生理學(xué)和化學(xué)的博物學(xué)全書。清代乾隆年間趙學(xué)敏為校勘增補《本草綱目》，撰《本草綱目拾遺》一書，增補藥物716種,其中一部分是明末清初由國外輸入的藥物，如金雞勒（金雞納霜）、鏹水（硝酸）、鼻沖水（氨水）、鴉片等。煉丹術(shù)中和醫(yī)藥中的化學(xué)知識在中國的本草學(xué)和煉丹術(shù)研究活動中，都曾對品種繁多的動、植物組織進行加工炮制。但這些物料作為藥劑對人體起作用的，是其中所含的生物堿、配糖體、維生素、激素、氨基酸等復(fù)雜有機物。古代醫(yī)藥學(xué)家使用這些藥物全憑經(jīng)驗，知其然而不知其所以然,提純的有機物藥劑更屈指可數(shù),所以難以評價他們在這方面掌握了多少化學(xué)知識。因此,研究中國古代化學(xué)的成就，一般只局限于無機化學(xué)的領(lǐng)域。中國古代的汞化學(xué)汞是煉丹術(shù)中最重要的金屬，因此關(guān)于它的化學(xué)反應(yīng)和化合物研究得最多。①硫化汞：中國古代的煉丹家由丹砂(即硫化汞)升煉水銀，曾取得豐富的經(jīng)驗。其中由硫黃和水銀再升煉出紅色硫化汞這件事，在化學(xué)史上有重大的意義：不僅是一項最早的無機化學(xué)合成工藝，而且是用合成方法確定一種物質(zhì)（丹砂）化學(xué)組成的最早范例，也是人類對可逆化學(xué)反應(yīng)認識的開端。葛洪在《抱樸子內(nèi)篇》中說“丹砂燒之成水銀，積變又還成丹砂”（見彩圖杭州葛嶺的葛洪煉丹井──傳說葛洪煉丹的水源）。這是古代煉丹家對該可逆反應(yīng)的簡單概括。關(guān)于合成丹砂的明確記載,最早見于隋代方士蘇元明《太清石壁記》(現(xiàn)存本為唐人楚澤編)的“太一小還丹方”(圖10《太清石壁記·太一小還丹方》（《道藏》本））。在唐代以后的中國煉丹術(shù)著作中“升煉靈砂”仍占重要地位，入明以后稱人工升煉的丹砂為“銀朱”。②氧化汞：它可能是較硫化汞更早制得的人工制品?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》說：“水銀……镕化（加熱）還復(fù)為丹?！薄饵S帝九鼎神丹經(jīng)》中的“神符”、“柔丹”、“伏丹”都是在土釜中加熱水銀制得。這些“丹”實際上都是紅色氧化汞，當(dāng)時人們把它誤認作“丹砂”。陶弘景最先明確區(qū)分了這兩種紅色的丹藥。明代以后，氧化汞廣泛用作瘍科藥，稱為“紅升丹”，因為那時是用水銀、硝石、白礬三味混合升煉而成，又稱“三仙丹”。它的純度很高，不含游離水銀。③氯化汞：它的合成是中國古代汞化學(xué)中重大成就之一。氯化高汞俗名升汞，中國古代稱為粉霜、霜雪；氯化亞汞俗名甘汞，中國古代稱為輕粉、水銀粉。由于它們都是白色結(jié)晶，古時常發(fā)生混淆。中國古代煉丹家很早就將水銀、硫黃(或直接用丹砂)和戎鹽、綠礬（或白礬）一起升煉，以制取甘汞；如配方中再摻入硝石或膽礬，則可制得升汞。大約前者在東漢時先制得，后者在東晉時制得。這兩種人工制品后來都成為重要的藥物，并有多種配方。清代曾把升汞定名為“白降丹”。中國古代的鉛化學(xué)商代的墓葬中發(fā)現(xiàn)有各種鉛器和鉛戈，說明中國當(dāng)時已會煉制和使用鉛。煉丹術(shù)中也常將鉛及其化合物作為實驗對象。①鉛粉：中國最早的人工鉛制劑是鉛粉，即堿式碳酸鉛。鉛粉的出現(xiàn)可能始自殷代，因為當(dāng)時用鉛器貯酒，低濃度的酒易發(fā)酵變?yōu)橐宜幔宜崤c鉛作用生成的乙酸鉛，在空氣中吸收二氧化碳后，便會沉積出鉛粉。戰(zhàn)國時，鉛粉已普遍用作化妝品。《周易參同契》里說：“胡粉（即鉛粉）投火中，色壞還為鉛”；《抱樸子·論仙篇》說：“胡粉……是化鉛所作?！边@說明漢晉之際對鉛粉與鉛的互變關(guān)系已有較多認識。鉛粉自古以來就用作顏料、化妝品和藥物；漢代以后又成為制釉原料和煉丹要藥。②乙酸鉛：中國古時稱作鉛霜，實際上往往是鉛粉制造工藝的第一步產(chǎn)物,所以制得可能較早,但關(guān)于它的制備方法的記載則較晚，最早見于唐代問世的一些丹經(jīng)，稱為“玄白”。鉛霜之名最早見于北宋蘇頌的《圖經(jīng)本草》。③氧化鉛:金屬鉛在空氣中焙燒即得氧化鉛(PbO)，中國古稱黃丹,其色澤金黃，受到早期煉丹家的重視,稱為“玄黃”。若將黃丹以猛火加熱，即變?yōu)殚偌t色的鉛丹(Pb3O4),秦代已用作紅色顏料,因其色紅似丹砂,也被煉丹家視為煉丹大藥。漢末或晉代發(fā)明了用硝石、硫黃和金屬鉛煉制鉛丹的方法,稱為硝黃法,純度較高?！睹t(yī)別錄》對該法已有記載。明代又有改進，采用硝石、礬和金屬鉛合煉的制法，稱為硝礬法，生產(chǎn)效率大為提高。宋代以后，則普遍作為灰吹法煉銀的副產(chǎn)品而取得。中國古代的砷化學(xué)中國古代醫(yī)藥和煉丹術(shù)中很早就利用了含砷礦物，其中有雄黃(As2S2)、雌黃(As2S3)、礜石(FeAsS)、砒黃（不純的砒石）等;后來又利用了信石（As2O3,信州產(chǎn)者良）。長沙馬王堆三號漢墓出土的帛書所記載的醫(yī)方中有“冶礜石”和“燔雄黃”，是在空氣中焙燒礜石和雄黃，所得升華產(chǎn)物就是人工制造的砒霜。①雄黃和雌黃：它們初時用作顏料。寶雞西周墓出土的絲織物上的黃色紋痕，表明就是以雌黃著色的。東漢時有瘍科“五毒方”，以石膽、丹砂、雄黃、礜石、慈石（即磁石）在土釜中合煉，所得藥物的成分為升華的雄黃、砒霜和少量的硫酸亞汞?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》把雄黃列為中品，礜石列為下品，說明對它們的毒性和醫(yī)療效用已有一定的了解。雄黃和雌黃在煉丹術(shù)中始終被視為煉丹要藥?！渡褶r(nóng)本草經(jīng)》中說，煉食雄黃可使人輕身神仙?！饵S帝九鼎神丹經(jīng)》所記載的“神丹”就是升華提純的雄黃。②砒霜：至遲到隋代時，中國煉丹家已知焙燒雄黃制得純凈的砒霜。唐代著名醫(yī)學(xué)家兼煉丹家孫思邈在《千金藥方》中最早用它治療瘧疾、牙痛等病，因其毒性猛烈，稱為“貔霜”。較晚的本草學(xué)著作則寫作“砒霜”。雄黃、雌黃、砒霜在煉丹術(shù)中所以受到重視，還在于它們在煉金實踐中用作“點化藥”。③單質(zhì)砷：中國古代砷化學(xué)中的最大成就為單質(zhì)砷的制得。孫思邈《太清丹經(jīng)要訣》中有以雄黃、雌黃與金屬錫合煉的丹方，在密閉坩堝中升華的產(chǎn)物即單質(zhì)砷。南宋方士們將砒霜和草木藥或蜜合煉，得到了“色如銀”或“如黑角色，甚硬”的單質(zhì)砷晶體，稱為“死砒”、“伏砒”或簡稱“砒”?？梢哉f，在化學(xué)史上是中國煉丹家最早發(fā)現(xiàn)了元素砷。中國古代的礬化學(xué)中國古代在染色、醫(yī)藥、煉丹術(shù)中都曾廣泛地應(yīng)用各種礬，包括綠礬（FeSO4·7H2O，又名青礬,用于染黑,所以又稱皂礬）、白礬［KAl(SO4)2·12H2O,又名明礬］、黃礬〔KFe3(SO4)2(OH)6〕、膽礬（CuSO4·5H2O，唐代以前稱石膽）。①綠礬：為中國制取和應(yīng)用最早的一種礬。戰(zhàn)國時期已用于染黑，那時是通過焙燒涅石(含煤黃鐵礦)取得的，所以得到“燓石”（后改稱為礬石）之稱（圖11燒皂礬(《天工開物》)）。《山海經(jīng)》已有關(guān)于涅石和以涅（綠礬）染黑的記載。在北宋盛行膽銅法后，便得到了廉價的副產(chǎn)品綠礬。黃礬是綠礬經(jīng)自然風(fēng)化氧化而形成的，很早就用于染色；唐代以后又成為煉金術(shù)中的“染色劑”。②膽礬：石膽和白礬在中國古代用作醫(yī)藥。《神農(nóng)本草經(jīng)》將石膽列為中品。煉丹家因為它具有“能化鐵為銅成金銀”的神異特性，將它視為“延壽、成仙”的圣藥。唐代以前,它的主要產(chǎn)地是遙遠的隴西羌道,十分難得，所以唐人所輯《黃帝九鼎神丹經(jīng)訣》中有膽礬的制法：用黃礬、綠礬和曾青(堿式碳酸銅)合煉后經(jīng)浸取、重結(jié)晶而制得。東漢煉丹家狐剛子曾干餾膽礬，從揮發(fā)物中收集到硫酸，但未曾推廣。礬在中國古代化學(xué)中的重要性還表現(xiàn)在它和硝石一起加熱時所起的反應(yīng)和作用。這時，它們便部分地起硝酸的作用。例如，紅升丹和白降丹的升煉、鉛丹的“礬硝法”煉制、南宋以后出現(xiàn)的“炸金法”(金銀分離術(shù))都依靠這種混合藥劑的作用?；鹚幍陌l(fā)明火藥是中國四大發(fā)明之一。最早的火藥出自煉丹家之手，后為軍事家所利用，得到發(fā)展和改進，于是先后出現(xiàn)了燃燒性火藥和爆炸性火藥。火藥的發(fā)明大約在唐代中期，到唐代后期才開始應(yīng)用于軍事。①古代火藥的成分：中國古代早期火藥的基本成分為硝石（硝酸鉀）、硫黃和含碳物質(zhì)。硝石的利用是火藥發(fā)明的關(guān)鍵。中國在煉丹術(shù)和醫(yī)藥中利用硝石開始很早,馬王堆三號漢墓出土帛書的醫(yī)方