经典史料中的化学物质
(1)《汉书》中“高奴县有洧水可燃”,这里的“洧水”指的是石油。
(2)《黄白第十六》中“曾青涂铁,铁赤如铜”,其中“曾青”是可溶性铜盐。
(3)《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰,令人以灰淋汁,取碱浣衣”中的碱是K2CO3。
(4)《天工开物》中“凡石灰经火焚炼为用”里的“石灰”指的是CaCO3。
(5)《神农本草经》中“水银……熔化(加热)还复为丹”里的“丹”是HgO。
(6)《梦溪笔谈·器用》中“古人以剂钢为刃,柔铁为茎干,不尔则多断折”的“剂钢”是指铁的合金。
7)唐代刘禹锡撰于818年的《传信方》中有这样一段描述“治气痢巴石丸,取白矾一大斤,以炭火净地烧令汁尽,则其色如雪,谓之巴石”,巴石主要化学成分为KAl(SO4)2·12H2O。
(8)战国所著《周礼》中记载沿海古人“煤饼烧蛎房成灰”(“蛎房”即牡蛎壳),并把这种灰称为“蜃”,“蜃”的主要成分为CaO。
(9)《咏煤炭》(明·于谦)中“凿开混沌得乌金……不辞辛苦出山林”其中“乌金”的主要成分是煤炭。
(10)《天工开物》中有如下描述:“世间丝、麻、裘、褐皆具素质……”文中的“裘”主要成分是蛋白质。
(11)《本草纲目拾遗》中在药物名“鼻冲水”条目下写到:贮以玻璃瓶,紧塞其口,勿使泄气,则药力不减.气甚辛烈,触人脑,非有病不可嗅。鼻冲水指的是氨水。
(12)古代科学家方以智在其《物理小识》卷七《金石类》中指出:“有硇水者,剪银塊投之,则旋而为水”,“硇水”指的是硝酸;
(13)《易经》记载:“泽中有火”,“上火下泽”。“泽中有火”是石油蒸气在湖泊池沼水面上起火现象的描述。石油蒸气是指沼气,即甲烷气体。
(14)《天工开物》记载“人贱者短褐、臬裳,冬以御寒,夏以蔽体,其质造物之所具也。属草木者,为臬、麻、苘、葛……”文中的“臬、麻、苘、葛”属于纤维素。
(15)《本草纲目》中“采蒿蓼之属,晒干烧灰,以水淋汁,……洗衣发面,亦去垢发面。”文中所描述之物为K2CO3。
(16)傅鹑觚集·太子少傅箴》中写道:“夫金木无常,方园应行,亦有隐括,习与性形。故近朱者赤,近墨者黑。”这里的“朱”指的是 HgS。
(17)《本草纲目》如下叙述:“本作颇黎。颇黎,国名也。其莹如水,其坚如玉,故名水玉,与水精同名……有酒色、紫色、白色,莹澈与水精相似”——指玻璃。
(18)《清嘉录》中记载:“研雄黄末,屑蒲根,和酒以饮,谓之雄黄酒”,其中“雄黄”的主要成分是As4S4。
(19)《集注》:“鸡屎矾不入药用,惟堪镀作,以合熟铜;投苦酒(醋)中,涂铁皆作铜色,外虽铜色,內质不变”中鸡屎矾指碱式硫酸铜或碱式碳酸铜。
(20)《新修本草》是我国古代中药学著作之一,记载 844种,其中关于“青矾”的描述为:“本来绿色,新出窟未见风者,正如琉璃……,烧之赤色……”“青矾”的主要成分为 FeSO4·7H2O。
2.经典史料中的化学工艺
(1)锌的冶炼:明代《天工开物》记载“火法”冶炼锌:“炉甘石十斤,装载入一泥罐内,……然后逐层用煤炭饼垫盛,其底铺薪,发火煅红,……冷淀,毁罐取出,……,即倭铅也”(注:炉甘石的主要成分为碳酸锌,泥罐中掺有煤炭)。其冶炼Zn的方程式为ZnCO3+2CZn+3CO↑。
(2)青铜的冶炼:冶炼青铜的过程较复杂,大概为先把选好的矿石加入熔剂,再放在炼炉内,燃木炭熔炼,等火候成熟,取精炼铜液,弃去炼渣,即得初铜。初铜仍比较粗,需再经提炼才能获得纯净的红铜。红铜加锡、铅熔成合金,即是青铜。铸造青铜必须解决采矿、熔炼、铜、锡、铅合金成分的比例配制、熔炉和坩埚炉的制造等一系列技术问题。
(3)胆铜法炼铜:用胆水炼铜是中国古代冶金化学中的一项重要发明。这种工艺是利用金属铁将胆矾溶液中的铜离子置换出来,还原为金属铜,再熔炼成锭。早在西汉时就已有人觉察到这一化学反应,《淮南万毕术》、《神农本草经》就提到:“白青(碱式碳酸铜)得铁化为铜”,“石胆……能化铁为铜”。
(4)淘冶黄金:黄金都是以游离状态存在于自然界,分沙金和脉金(小金)两种。历史上的早期采金技术都是“沙里淘金”。例如,《韩非子·内储说上》提到“丽水之中生金”。
(5)银的冶炼:银虽有以游离状态或银金合金状态(黄银)存在于自然界的,但很少,主要以硫化矿形式存在,并多 与铅矿共生。中国大约在春秋初期才开始采集银, 东汉时期发明了以黑锡( 铅)结金银的“灰吹法”。明代著作《菽园杂记》、《天工开物》中有翔实记载。
(6)汞的冶炼:在自然界中虽有游离态汞存在,但量很少,主要以丹砂(硫化汞) 状态存在。方士们在密闭的设备中升炼水银,先后利用过石灰石、黄矾、赤铜、黑铅、铁和炭末来促进硫化汞的分解。南宋时期发明了蒸馏水银的工艺, 设计了专用的装置,《天工开物》中也有类似记载。在中国的医药化学中还曾利用过铅汞齐、锡汞齐。唐代已开始用银锡汞齐作为补牙剂。
(7)黄铜的冶炼:明代以前,这种合金是利用炉甘石(碳酸锌矿)和金属铜、木炭合炼而成的。这个炼制方法的记载最早见于五代末期的“日华子点庚法”,是一个炼金术的配方。
(8)镍白铜的冶炼:镍白铜自古是中国云南的特产。东晋常璩《华阳国志》就已记载:“螳螂县因山名也,出银、铅、白铜、杂药。”明代云南已大量生产似银的锌镍铜合金,含铜 40%~58%,镍7.7%~31.6%,锌25.4%~45%,称为“中国白铜”。
9)《新修本草》对“青矾”的描述:“本来绿色,……正如瑠璃……烧之赤色……”,“烧之赤色”指的是“煅烧”。
(10)《徐光启手记》中记载了“造强水法”:“绿矾(FeSO4·7H2O)五斤(多少任意),硝五斤。将矾炒去,约折五分之一。将二味同研细,听用。次用铁作锅……锅下起火……取起冷定,开坛则药化为水,而锅亦坏矣。用水入五金皆成水,惟黄金不化水中,加盐则化……强水用过无力……”。相当于“王水”的配制。
(11)《吕氏春秋》中有关于青铜的记载:“金(铜)柔锡柔,合两柔则为刚,燔(烧)之则为淖(液体)”。相当于“合金”的制备。
(12)造纸:《天工开物》记载,竹纸制造分为六个步骤:以我国古书《天工开物》卷中所记载的竹纸制造方法为例,步骤如下:
①斩竹漂塘:将新砍下的嫩竹放入池塘中,浸泡一百日以上,利用天然微生物分解并洗去竹子的青皮;
②煮徨足火:放入“徨”桶内与石灰一道蒸煮,利用石灰的碱性脱脂、杀死微生物等;
③舂臼:把上述处理的竹子,放入石臼中打烂,形同泥面;
④荡料入帘:将被打烂的竹料倒入水槽内,并以竹帘在水中荡料,竹料成为薄层附于竹帘上面;
⑤覆帘压纸:将竹帘反过来,使湿纸落于板上。重复荡料与覆帘步骤,叠积上千张湿纸后,加木板重压以挤去大部分的水;
⑥透火焙干:将湿纸逐张扬起,生火焙干。
(13)烧制陶器:陶瓷釉料中主要含有一些金属及其化合物,在高温烧制时金属及其化合物发生不同的氧化还原反应,产生不同颜色的物质。
(14)酿酒:据《礼记》记载,西周已有相当丰富的酿酒经验和完整的酿酒技术规程,其中“月令篇”叙述了负责酿酒事宜的官“大酋”在仲冬酿酒时必须监管好的 6 个环节:“秫稻必齐,曲蘖必时,湛炽必洁、水泉必香,陶器必良,火齐必得,兼用六物。”方法:先用米曲霉、黄曲霉等将淀粉水解为葡萄糖,称为糖化;再用酵母菌将葡萄糖发酵产生酒精,发酵后的混合料经过蒸馏,得到白酒和酒糟。