简明中国古代化学史

2022-12-10 14:03 作者:江南拱桥夜 0人读过 | 我要投稿

在中国特有的文化背景下，偏重于实用与实践的特点，使古代化学出现诸多的发明和创造。中国古代化学史主要包括中国古代的陶瓷化学、中国古代的冶金化学、中国古代的酿酒、中国古代的制糖、中国古代的本草和炼丹术、中国古代的汞化学、中国古代的铅化学、中国古代的砷化学、中国古代的矾化学、火药的发明和中国黄白术的冶金成就。

中国古代的陶瓷化学

优美的陶瓷制品是中国对世界文明的一大贡献。瓷器是中国古代的重大发明之一，自东汉时起，即由丝绸之路和海路输往世界各地，受到各国人民的赞誉和喜爱，成为中国古代灿烂文明的象征。英语中中国和瓷器两词通用，并不是一个名词的偶然巧合，而是有其由来和特殊意义的。中国古代，在陶瓷制作过程中，应用和积累了不少化学知识。

釉陶

在商代出现了釉陶。在挂陶衣的粘土浆中掺加了石灰石、方解石等碱性物质。开始时的目的可能是为了着上白色以求美观。这样便使陶器表面在1000°C的高温焙烧过程中形成一层玻璃状物质，这就是早期的石灰釉。由于釉中含铁，在还原性气氛中烧成时，釉层便呈现出青绿的色调，所以一般称为青釉；如果在氧化气氛中烧成，则呈黄褐色。

唐三彩

釉陶发展到汉代有了极大的进步。一方面是出现了低温釉，即以黄丹或铅粉代替石灰石作为陶釉中的助熔剂；一方面有意识地往釉料中加入少量含铜矿物或含铁矿物，前者便使釉层呈深绿色，后者使釉层呈深黄色或棕黄色。这是制作釉器使用呈色剂的开始。唐三彩的出现是釉陶作品发展的高峰，它是一种施以多种釉色的陶器美术工艺品，以白色粘土为胎，彩绘釉色以白、绿、黄三色为基色，间有蓝、紫、棕褐、黑各色。唐三彩使用低温铅釉，采用二次烧成工艺，釉层约是在800°C的温度下烧成。绿釉仍用氧化铜类矿物（孔雀石、白青、曾青）着色；黄色和棕褐色釉用赭石着色；蓝色釉用含钴氧化锰矿石着色；黑色釉用铁锰矿石着色；白色釉是以无色透明釉覆盖在化妆白土上而成。

紫砂陶

宋代以后，宜兴（今属江苏省）的紫砂无釉细陶制品有如异军突起，尤其是紫砂茶具，誉满中外，明代达到极盛时期。紫砂陶的原料是宜兴所产的紫砂泥，是一种天然的五色陶土，深藏于岩石层下，具有很强的可塑性，属高岭土－石英－云母类型。因含三氧化二铁量特别高(7％～8％)，所以烧成后呈棕紫色。烧成温度在1100～1200°C，采用氧化气氛。烧成后的成品吸水率小于2％，说明它的气孔率介于一般陶器与瓷器之间。

原始瓷

早在殷周时期，在釉陶出现后不久就出现了青釉器，原料成分接近于瓷土，胎质灰白；烧成温度一般高达1100°C以上，胎体基本烧结，釉为高温石灰釉，与胎体结合牢固。这种青釉器已符合瓷器的基本要求，只是胎质的白度和烧结程度还不够，所以现在称它为原始瓷。及至春秋时期，原始瓷器质量有了明显提高。从出土情况看，那时江南地区是原始瓷器的主要产区，这可能与该地区盛产瓷土有关。

青瓷

原始瓷发展到东汉，演变成为真正的瓷。这种早期瓷器的釉层，靠釉料中固有的三氧化二铁自然呈色，所以多呈黄褐色。若焙烧时还原气氛掌握得好，则釉呈青色，所以称青瓷。三国、南北朝时期的青瓷器，胎体中酸性氧化物含量进一步增高，烧成温度达1200°C，釉色青绿纯正，说明当时已能较熟练地掌握焙烧气氛和釉料配方。

唐代瓷器

唐代瓷器以南方越窑的青瓷和北方邢窑、巩窑及四川大邑窑的白瓷为代表。中、晚唐时，越窑青瓷有了明显提高，原料加工和胎体制作都已相当精细，瓷土经过仔细粉碎和淘洗，坯泥在成型前经过反复揉练，所以瓷胎细腻质密，不见分层现象，气孔也少。釉料处理和施釉技术也有很大进步，釉层均匀、晶莹润泽，开裂成纹和剥釉现象大为减少，青色纯正，滋润而不透明。唐代白瓷釉含铁量已极少，洁白似玉。

五代瓷器

五代时江西浮梁县昌南镇(即今景德镇)的瓷窑建立，以其附近高岭村的优异瓷土为原料，烧制出的白瓷器，釉色纯正，含三氧化二铁少于1％，胎质含二氧化硅量接近80％，烧成温度高达1200°C，所以质地坚硬，透明度高，被誉为“假玉”。

宋代瓷器

宋代的名瓷、名窑呈现了百花齐放的局面。钧瓷是一种天蓝或天青色乳浊釉瓷，而蓝釉中带红，有如晴空中出现晚霞。这种紫红色釉是以铜为着色剂，在高温还原气氛中烧成的。“开片瓷”则是有意地利用胎质与釉质的膨胀系数相差过于悬殊的特点而使在开窑的片刻釉面出现很多裂纹，再填以炭末，于是变病为美，别有风味。龙泉窑的青瓷有梅子青和粉青之分，颜色碧青、柔和淡雅，有如翠玉，达到了青瓷的高峰，说明配料、烧成温度和气氛的掌握已达到了完全纯熟的阶段。在釉下彩绘方面，磁州窑白釉的釉下黑彩、酱彩可作为代表。它是以四氧化三铁呈色的。

元代瓷器

元代瓷器的重大发展，主要反映在高温釉下彩绘上，出现了以钴土为呈色剂的青花瓷和以铜为呈色剂的釉里红瓷两个新品种，丰富了中国彩瓷的釉色。

明代瓷器

青花瓷在明代达到了成熟阶段，曾大量输出国外；而明代瓷器中更具特色的是上下釉彩争妍斗艳的斗彩瓷和单纯釉上彩绘的五彩瓷。这两种彩瓷的发明使以往占统治地位的单色釉和单色彩绘逐渐退居次要地位。这时出现的釉上彩绘的颜色釉料是以 PbO-SiO2-K2O（黄丹－石英－硝石）为基体的低温釉料，其着色元素虽仅为铜、铁、钴、锰等几种，但选用不同的原料和配比，却做出了鲜红、鹅黄、杏黄、水绿、叶绿、孔雀蓝、葡萄紫等绚丽的彩色，使彩瓷达到了极其华丽的地步。明代单色釉也有重大创新，最珍贵的是永乐、宣德年间(1403～1435)出现的“宝石红”、“霁红”等名称的铜红釉瓷。它采用一种高温石灰釉，以铜为着色剂，在强还原性气氛中烧成。红色是胶态单质铜的呈色作用产生的。明代还有以铁着色的纯黄釉瓷和以铜为着色剂的孔雀绿瓷（法翠），前者采用低温铅釉，后者采用以牙硝代替黄丹的低温釉。

清代瓷器

清代康熙、雍正、乾隆三朝出现了中国制瓷工艺史上的黄金时代。彩釉、彩绘技术在清代得到了全面的高度发展，而且更出现了釉料掺砒的粉彩、立体感强的珐琅彩、釉下三彩、墨彩、乌金釉等新品种，同时也从国外引进了很多新技术，例如金彩、以胶态金呈色的胭脂红釉彩和以氧化锑呈色的黄彩。

中国古代的冶金化学

中国古代在铜、钢铁、金、银、锡、铅、锌、汞等金属的冶炼史上均居于世界的前列。中国古代的冶金技术，特别是秦汉以后的钢铁冶炼技术及其产品，不断向外输出，对亚洲各国产生很大影响。中国生铁（铸铁）的发明，大约比欧洲早1000多年。化学在冶金技术中占有很重要的地位，中国古代在冶金过程中积累了丰富的冶金化学知识。

冶炼红铜

中国先民在不断改进石器和寻找、开采石料的劳动中发现了天然红铜。这是他们最早利用的金属。在今甘肃单纯齐家文化的多处遗址中出土了这类铜质锻造器件。由于当时烧制陶器的技术已相当成熟，既有了耐高温的陶器，又能造成1000°C以上的窑温，这就具备了用矿石冶炼金属的条件。大约在距今5000年前，中国已进入了冶炼红铜的时期。最初是利用孔雀石类氧化铜矿石，将它与木炭混合加热还原，得到金属铜。

冶铸青铜

中国几乎在开始冶炼红铜的同时就出现了青铜，主要是铜锡合金，其中往往含有铅和其他金属。由于其硬度比铜大而且坚韧，熔点也较低，容易铸造，所以得到了较快发展。最初冶炼青铜，大概是将红铜和锡矿石、木炭一起合炼而制得的；后来才逐渐发展到先炼出锡、铅，然后再与铜合炼。商和西周时期是中国青铜器的鼎盛时代。

安阳小屯出土了殷代的成块锡锭和外镀厚锡的铜盔。殷代墓葬中也发现有铅质酒器。这表明中国至迟在殷代已掌握了金属锡和铅的冶炼技术，有可能加入金属锡、铅炼制青铜。至迟在西周，中国已在冶铸中使用鼓风设备。湖北铜绿山古矿冶遗址还保存有春秋时期的炼铜竖炉，具有金门和鼓风口，已大体具备了现代鼓风炉的雏形。炼铜渣中含铜平均仅0.7％，表明那时冶炼技术已很高。战国后期成书的《周礼·考工记》记载了铸造各类青铜器的“六齐”规则（“六齐”是铸造青铜时铜和锡的六种配方）；战国末期成书的《吕氏春秋·别类编》有“金（即铜）柔锡柔，合两柔则刚”的论述，说明那时对青铜的成分与性能之间的关系已有了较系统的知识。

炼铁

中国先民用铁是从陨铁开始的。河北藁城县台西村曾出土商代的铁刃铜钺。河南浚县辛村也曾出土周初的铁刃铜钺和铁援铜戈。它们都是用陨铁锻炼成的。中国开始冶铁的时间大约在春秋时期。由于那时已经有了丰富的冶铸青铜的经验，进步很快，生铁和“块炼铁”几乎同时出现。块炼铁冶炼温度低，夹杂物多，但含碳量低，接近于熟铁，熔点高，质地柔软，适于锻造器物；生铁的冶炼温度高，含硫、磷量较大，质地硬脆，但耐磨，适于铸造器物。

中国古代的生铁先后发展出了四个品种，即白口铁、灰口铁、麻口铁和韧性铸铁。白口铁发展最早，其中的碳以碳化铁(Fe3C)形态存在，质硬脆耐磨，适宜铸造犁铧之类。最早的灰口铁出土于河北满城西汉墓，用于制作车上的锏。因其中硅含量高，促使碳石墨化，因此脆性减小，而其中的石墨片又具有润滑作用，所以这种生铁正适合铸造轴承材料。麻口铁介于白口铁和灰口铁之间。韧性铸铁是将白口铁加热，长期保温而得，碳以团絮状石墨析出，而基体相当于低碳或中碳钢，所以这种铸铁的出现，表明工匠已掌握了退火柔化处理技术。这一工艺在战国初期就初见端倪，后汉、魏晋南北朝时已得到广泛应用。

在战国时期，工匠在锻打块炼铁的过程中，由于炭火中碳的渗入而炼成了最早的渗碳钢，并掌握了淬火工艺。这种方法到西汉初年又发展成为百炼钢工艺。在西汉后期又发明了以生铁为原料的炒钢技艺，并从而得到熟铁。大约在晋、南北朝时发明了将生铁和熟铁按一定比例配合冶锻的方法，以调节铁中的含碳量，而创造了“团钢”（又名灌钢）冶炼工艺。中国的炼钢技术在中古时期一直走在世界的前列。

中国大约在秦代或汉初开始采煤为薪。河南郑州汉代古荥镇炼铁仍用木炭，在山东平陵、河南巩县铁生沟的汉代冶铁遗址中虽发现了煤块、煤粉和煤饼，但只用作加热炉和退火炉的燃料。五代时开始用煤炼铁。明代后期，中国炼铁不仅主要用煤，而且开始炼制和使用焦炭。

古荥镇汉代炼铁炉渣的流动性良好，渣和铁完全分离，炉渣中含CaO25％左右、MgO2.5％、铁生沟汉代冶铁遗址中曾发现石灰石。由此可知，那时冶铁已采用碱性熔剂。

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”。唐代已有人用这种方法小规模炼制赤铜。北宋时胆铜法发展成为大规模生产铜的重要方法之一，最高年产量曾达180余万斤。

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”。开采脉金的时期就晚得多了，大约在五代之后。河南安阳殷墟有许多金器出土，所以黄金淘冶加工技术的出现应早在商代前期，湖北随县擂鼓墩战国早期的曾侯乙墓中曾出土金盏、金勺、金盒及金弹簧，表明那时黄金加工技术已达到很高水平。

炼银

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。这种银最初大概就是从冶炼到的铅中发现的。所以银的利用较黄金晚。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。

天然黄金中总混有一些银，又常有人以银掺入黄金谋利，所以提纯黄金，使它与白银分离，在古代成为一门专门的技艺。中国曾先后利用黄矾－树脂法、矾盐法、硫黄法、硼砂法、矾硝法、矾硝盐法来分离金和银，有丰富的经验。

炼汞

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。战国时期，中国已用水银作外用药。同时中国发明了利用水银的鎏金术。这种技艺发展到西汉初年已达到极高的水平。从丹砂升炼水银的技术，在西汉时兴起的中国炼丹术中得到了很大的发展。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。

炼制黄铜

宋代以前，锌黄铜称为“鍮〔tou偷〕石”或“鍮铜”，唐代已较多见，价值在银、铜之间。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。此法一直沿用到清代。

炼锌

明初中国已掌握了从炉甘石炼取金属锌的技术，那时称这种金属为“倭铅”。16～18世纪中国已向欧洲出口锌锭，18世纪时出口锌的纯度达到99％。明代著作《天工开物》中有世界上现存最早的关于炼锌术的文字记载。

炼制镍白铜

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。”螳螂县在今滇北会泽、巧家一带。在其附近，东川产铜，贵州章赫县产锌，四川会理有古镍矿遗址。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”。清朝康熙、雍正、乾隆三代，白铜大量销往欧洲。

中国古代的酿酒

中国在4000多年前已知利用酒曲使淀粉发酵酿酒，在世界上是生物化学方面的一项重大发明。中国古代酿酒技术不断发展，酒曲和曲酒的品种逐渐增多。蒸馏酒始自宋代，到明代已很普遍，同时积累了专门的酿酒化学知识。19世纪90年代，L.巴斯德从中国的酒曲中得出一种主要毛霉，欧洲从此建立起淀粉发酵制酒精法。

酿酒起源

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。”

制曲

在汉代，中国的酒曲已有很多品种。关于中国制曲技术的记载，最早见于晋人嵇康的《南方草木状》，其中提到两广的“草曲”。南北朝时贾思勰所著《齐民要术》翔实记载了北方的12种造酒用曲的制作方法。宋人朱翼中所著《北山酒经》则是研究中国古代南方造曲法的重要文献，它已提及用老曲末为曲种。这有利于优良菌种的延续和推广。宋代发明了红曲，它是在高温菌红米霉的作用下产生的。这种菌繁殖较慢，在高温酸败的大米上才容易生长。因此，红曲的制作是通过耐心的观察、长期的经验和特别的技术才研制成功的，确实来之不易。北宋陶谷的《清异录》对它已有记载。中国红曲的制造，曾受到国外酿造学家的赞叹。

蒸馏酒

中国的蒸馏酒以出现于宋代的说法较为可靠。河北青龙县发现了一具金代铜胎蒸馏锅，估计是用于蒸馏酒的。明代以后，中国普遍“用浓酒和糟入甑，蒸令气上，用器承取滴露”，以取得味极浓烈的烧酒。

中国古代的制糖

中国位于亚热带和温带，南方适宜于种植甘蔗，北方可种甜菜，是重要的产糖国之一。中国在3000年前的西周时代已知将淀粉水解制糖。中国的制糖技术，长期以来积累了丰富的制糖知识，在化学史上占有重要的地位。中国古代食用的糖除了蜂蜜之外，主要有两大类:一类是淀粉水解而成的饴糖，其中味甜的成分是麦芽糖;另一类是由甘蔗汁加工的蔗糖。

饴糖

饴糖的传统制法是把稻米、玉米、高粱煮熟后，加入磨碎的麦芽，掺水保温糖化。人们最初从发芽的麦谷尝到甜味。所以饴糖的创始与谷物酿酒在时间上应该相近或更早些，当然制作味道纯正的饴糖又要经过一段相当长的时间。《诗经》中已有“周原膴膴，堇荼如饴”的诗句，可知西周时已有饴糖。战国时成书的《尚书·洪范篇》有“稼穑作甘”之句。“甘”即饴糖。东汉许慎《说文解字》说:“饴，米蘖煎也。”最早对饴做了解释。《齐民要术》对饴的制作，分门别类作了阐述。

砂糖

战国时期的楚国地区(今湖北省一带)已开始种植甘蔗，并将甘蔗汁加热浓缩成为“柘浆”食用。东汉应劭对“柘浆”的解释为“取甘蔗汁以为饮也”。东汉时已将甘蔗汁“煎而曝之”，使它凝如冰。这种糖块当时曾叫“石蜜”。南北朝时制取了粗制砂糖，梁代陶弘景《本草经集注》已提到“取（甘蔗）汁以为沙糖”。

蔗糖的脱色处理，最早有鸭蛋蛋白的凝聚澄清法和黄泥浆的吸附脱色法。两种方法的发明时间接近，并均兴起于福建。据明代周瑛所修《兴化府志》载，黄泥脱色法“旧出泉州，正统间莆人有郑立者学得此法”（正统为明英宗年号）。清人黄仕等所撰《泉州府志》则说此法相传为元代泉州府安南人黄姓者在制糖时因“墙塌压糖，去土而糖白”，从而发明的，“后人遂效之”。《天工开物》对此工艺有翔实记载。

冰糖

唐大历年间四川遂宁的糖匠发明了制冰糖(当时称为糖霜)法。南宋王灼在其《糖霜谱》中对冰糖的发明传说和制作方法有详明的记载。

中国古代的本草和炼丹术

“本草”是汉代以来中药的传统名称。五代韩保升曾作解释：“按药有玉石、草木、鸟兽，而直云本草者，为诸药中草类多也。”记载中药的书，也称“本草”或“本草经”。本草学即中药学。中国自西周到清代的数千年内，均以中药作为主要药物。本草学中对一些药物的来源、性质、鉴别、制法及配伍有所叙述，应用和积累了广泛的化学知识，所以本草学成了研究中国古代化学的一个重要依据。中国的炼丹术则为旨在将普通金属炼成能令人长生不老的丹药或“黄金”的方术，由战国时代到明代延续了约2000年。虽然其主要目的落空，但却因炼丹家们进行了许多原始的化学实验而取得了不少的化学知识，并制备了很多药物，后来这些成果演变为本草学的一部分。

西周时代

医巫逐步分化，开始有专职医生，而且分科，并建立记录治疗经过的病历，积累了不少用药经验。

战国时代

从长沙马王堆三号汉墓出土的帛书中有大约记载于战国时代的52种病的医方，提及的药物已达240余种，包括矿物、草木、谷果、兽禽及人体组织各类药物。其中矿物药已有硝石、戎盐、礜石、丹砂、曾青、雄黄、水银等。战国时道家哲学中有关于肉体永生的寓言，如《老子》说“谷神不死”，《庄子》说“神人”可“不食五谷”，“乘云气，御飞龙，而游乎四海之外”。这种思想被战国末燕、齐方士发展为神仙说，妄言人可通过服药或其他方法成为长生不死的神仙。

秦汉

秦始皇统一中国后，曾使齐人徐巃(即徐福)等入海求不死之药，均遭失败。到西汉时，武帝刘彻曾接受方士的谋划亲自从事“化丹砂、诸药齐为黄金”，以炼制可使人羽化登仙的奇药。最早的炼丹术活动是升炼丹砂，飞炼五金八石和烧炼药金。炼丹家主张服食黄金等物的理论根据是“假外物以自坚固”。如东汉魏伯阳说：“金性不败朽，故为万物宝，术士服食之，寿命得长久。”李少君献给汉武帝 (公元前141～前87)的长命方就是炼丹砂使化为黄金，用以制作饮食器，借以延年益寿。武帝时淮南王刘安曾招致宾客方术之士数千人，大规模从事炼丹，他们曾“煎泥成金，锻铅为银，水炼八石，飞腾流珠（水银）”。至汉晋时期，方士们所用的各类药料和所升炼的丹药品种已相当繁多，虽然不能令人长生，但对中国医药学的发展有促进作用。当时的大炼丹家往往也同时是著名的医药学家。炼丹术与医药学自始至终是互相渗透、互相影响的。

现存最早的炼丹著作是西汉末或东汉初成文的《黄帝九鼎神丹经》，其中记载有9种所谓神丹大药的药方和炼法。据所用原料和操作方法，推知它们的主要成分是丹砂、雄黄和黄丹。魏伯阳所撰《周易参同契》是现存最早的一本炼丹术理论性著作，对后来的炼丹术有很大影响。

中国历史上本草学专著相当多，流传至今的以《神农本草经》（辑本）为最早，出自战国以来多人的手笔，至东汉经充实、编纂而成。它把药物 365味分为上、中、下三品：

（1）上药“养命”，可使人“轻身益气、不老延年”；

（2）中药“养性”，可“遏病补虚羸”；

（3）下药为“佐使”，有毒，可以“治病”。《神农本草经》的药物分类法虽然在一定程度上是以药效为根据，但显然具有浓厚的炼丹术色彩。

东汉顺帝汉安元年(142)沛国丰人张道陵创立道教，从此以后从事炼丹者多为道士。他们选择名山幽谷为合炼神丹大药的场所。

魏晋时期

当时道士们的足迹已遍及泰、嵩、终南、女儿、峨嵋等28座名山，炼丹术进入成熟时期。东晋葛洪撰写了《抱朴子内篇》。不仅从理论到实践对前代炼丹术作了全面总结，而且有重大发展，形成了自己的独特体系。他对长生问题提出了内修和外养兼顾的见解：外养以金液、还丹为主要药物；内修则包括行气导引、胎息守一、调协阴阳等。但他最强调的还是炼服丹药。书中“金丹”、“仙药”、“黄白”三篇为研究中国炼丹术化学的重要材料。葛洪是对后世影响最大的炼丹家和中国古代杰出的医药学家。

南北朝时期

陶弘景将汉晋以来名医对《神农本草经》的注疏及所用新药365种汇编成《名医别录》，其后又将这些药物的解说和《神农本草经》3 卷的内容融合为一，编成《本草经集注》，于是将药物品种增至730味。《集注》共7卷，首叙药性之源，再论病名之诊，次分药物为玉石、草、木、虫、兽、果菜、米食 7类。陶氏这种新的药物分类法虽然尚未完全摆脱炼丹术的影响，但较之《神农本草经》显然大有进步，为后世本草学所宗。

唐代

中国炼丹术在唐代发展到了全盛时期：药物品种大为增加，植物药料开始多起来；实验操作更为复杂，炼丹设备从两汉所用的土釜、竹筒等发展到特制的铁质上下釜、水火鼎等；但在理论上由于更明显地以阴阳五行学说为基础，体系虽然更为完整，但却因此失去了汉晋时期那种朴实的面貌。至于点化药金、药银的黄白术，这时则逐渐变为单纯以发财至富为目的。但由于进行更为广泛、精密的化学实验，出现了更多的化学制剂，从而为防治疾病提供了更多的人工制备药物。炼丹术之所以在这个时期出现高潮，除由于几百年来积累了丰富的实践经验和社会生产力在唐代得到大发展外，与道教在政治上得势和唐朝历代皇帝宠信方士，热中于神仙方术有密切关系。唐朝梅彪所撰《石药尔雅》记载，当时“有法可营造”的丹方98种，收录讲述炼丹服食的书97部。这可以部分地反映出当时炼丹术盛行的情况。这时炼金之风也很盛。收入《铅汞甲庚至宝集成》的《神仙养道术》记载，当时流行的药金就达15种。含汞、铅、砷、硫的“仙丹”是有剧毒的，在社会上如此流行，自然会造成严重后果。

唐朝政府对本草学也相当重视。显庆(656～660)年间，高宗李治接受医药学家苏敬的建议，组织名医20余人，以苏敬为主，对《本草经集注》详加考订、增补，纂成《新修本草》（图7），颁发全国。这是世界上最早的一部国家药典。它包括“本草”（正文）“药图”（图谱）、“图经”（药图解说）3个组成部分。所收药物分为9类，共850种。《新修本草》颁行后，不仅风行全国，并逐渐传至海外，公元731年传至日本。

宋代

宋代炼丹术之风仍盛，在化学上进一步取得了不少重大的成就。这时出现了精致的金银质丹炉、神室（反应器）、各式铁质水火鼎，以及专用于升炼水银的蒸馏器等。但炼丹术经长期实践之后，得长生者一无所见而丧生者却屡见不鲜，因此社会上出现了更多驳斥炼丹术的议论。此时有些炼丹术方士则沦为江湖骗子，专以制伪金、银之术骗人钱财。因此到南宋时期，专门从事烧丹炼汞的外丹派明显衰落，而主张锻炼身体、存神炼气的内丹派则大为兴旺。他们虽然也未能实现“长生久视”的梦想，但所积累的经验后来成为中医气功疗法的一部分。

外丹术在制药和化学方面的成就大多收入北宋各本草学专著中，为医药学家所继承和发扬。宋代在本草学的纂修工作上是成绩卓著的。这时期出现的《嘉祐本草》、《经史证类备用本草》、《图经衍义本草》都是中国本草学的重要典籍。尤其是《重修政和经史证类备用本草》，集历代本草学著述之大成，内容极为丰富，不仅包括前代医药名家关于各种药物性质、药理、形态、产地、加工方法、疗效等的论述，还系统地记载了汉代以来炼丹家和医药学家所制成的化学药剂及其炼制方法。它反映出中国唐宋时代在本草和炼丹化学方面的巨大发展，并且为后世研究中国古代化学提供了重要原始资料，具有很高的学术价值。

明代

明代炼丹术虽然尚有落日余晖，但究竟是日暮途穷了，但医药学家继承了炼丹术的制药化学成就和实验技术，继续为炼制新的药剂、改进旧的炼制方法而努力钻研。现存的很多秘方和验方都产生于这一时期，进一步充实了中国医药化学和医药学的宝库。刘文泰等所编《本草品汇精要》和李时珍的《本草纲目》，是明代本草学著作的杰出代表。尤其是后者，它是李氏以毕生精力完成的本草学巨著。李氏在这部巨著中系统地总结了中国先民长期与疾病作斗争的经验，综合了百家之说，介绍了自己深入民间调查的结果。为了纠正历代本草著作在植物、动物以及药性方面出现的谬误，他对许多药用植物作过实地考察，对许多药用动物作过研究，亲自采集加工过许多药用矿物。全书52卷，收载药物1892种。该书的成就决非局限于药物学，实际上成为明代的包括药物学、矿物学、地质学、动物学、植物学、生理学和化学的博物学全书。

清代

乾隆年间赵学敏为校勘增补《本草纲目》，撰《本草纲目拾遗》一书，增补药物716种，其中一部分是明末清初由国外输入的药物，如金鸡勒（金鸡纳霜）、镪水（硝酸）、鼻冲水（氨水）、鸦片等。

炼丹术中和医药中的化学知识

在中国的本草学和炼丹术研究活动中，都曾对品种繁多的动、植物组织进行加工炮制。但这些物料作为药剂对人体起作用的，是其中所含的生物碱、配糖体、维生素、激素、氨基酸等复杂有机物。古代医药学家使用这些药物全凭经验，知其然而不知其所以然，提纯的有机物药剂更屈指可数，所以难以评价他们在这方面掌握了多少化学知识。因此，研究中国古代化学的成就，一般只局限于无机化学的领域。

中国古代的汞化学

汞是炼丹术中最重要的金属，因此关于它的化学反应和化合物研究得最多。

（1）硫化汞：中国古代的炼丹家由丹砂(即硫化汞)升炼水银，曾取得丰富的经验。其中由硫黄和水银再升炼出红色硫化汞这件事，在化学史上有重大的意义：不仅是一项最早的无机化学合成工艺，而且是用合成方法确定一种物质（丹砂）化学组成的最早范例，也是人类对可逆化学反应认识的开端。葛洪在《抱朴子内篇》中说“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。这是古代炼丹家对该可逆反应的简单概括。关于合成丹砂的明确记载，最早见于隋代方士苏元明《太清石壁记》(现存本为唐人楚泽编)的“太一小还丹方”。在唐代以后的中国炼丹术著作中“升炼灵砂”仍占重要地位，入明以后称人工升炼的丹砂为“银朱”。

（2）氧化汞：它可能是较硫化汞更早制得的人工制品。《神农本草经》说：“水银……鎔化（加热）还复为丹。”《黄帝九鼎神丹经》中的“神符”、“柔丹”、“伏丹”都是在土釜中加热水银制得。这些“丹”实际上都是红色氧化汞，当时人们把它误认作“丹砂”。陶弘景最先明确区分了这两种红色的丹药。明代以后，氧化汞广泛用作疡科药，称为“红升丹”，因为那时是用水银、硝石、白矾三味混合升炼而成，又称“三仙丹”。它的纯度很高，不含游离水银。

（3）氯化汞：它的合成是中国古代汞化学中重大成就之一。氯化高汞俗名升汞，中国古代称为粉霜、霜雪；氯化亚汞俗名甘汞，中国古代称为轻粉、水银粉。由于它们都是白色结晶，古时常发生混淆。中国古代炼丹家很早就将水银、硫黄(或直接用丹砂)和戎盐、绿矾（或白矾）一起升炼，以制取甘汞；如配方中再掺入硝石或胆矾，则可制得升汞。大约前者在东汉时先制得，后者在东晋时制得。这两种人工制品后来都成为重要的药物，并有多种配方。清代曾把升汞定名为“白降丹”。

中国古代的铅化学

商代的墓葬中发现有各种铅器和铅戈，说明中国当时已会炼制和使用铅。炼丹术中也常将铅及其化合物作为实验对象。

（1）铅粉：中国最早的人工铅制剂是铅粉，即碱式碳酸铅。铅粉的出现可能始自殷代，因为当时用铅器贮酒，低浓度的酒易发酵变为乙酸，乙酸与铅作用生成的乙酸铅，在空气中吸收二氧化碳后，便会沉积出铅粉。战国时，铅粉已普遍用作化妆品。《周易参同契》里说：“胡粉（即铅粉）投火中，色坏还为铅”；《抱朴子·论仙篇》说：“胡粉……是化铅所作。”这说明汉晋之际对铅粉与铅的互变关系已有较多认识。铅粉自古以来就用作颜料、化妆品和药物；汉代以后又成为制釉原料和炼丹要药。

（2）乙酸铅：中国古时称作铅霜，实际上往往是铅粉制造工艺的第一步产物，所以制得可能较早，但关于它的制备方法的记载则较晚，最早见于唐代问世的一些丹经，称为“玄白”。铅霜之名最早见于北宋苏颂的《图经本草》。

（3）氧化铅:金属铅在空气中焙烧即得氧化铅(PbO)，中国古称黄丹，其色泽金黄，受到早期炼丹家的重视，称为“玄黄”。若将黄丹以猛火加热，即变为橘红色的铅丹(Pb3O4)，秦代已用作红色颜料，因其色红似丹砂，也被炼丹家视为炼丹大药。汉末或晋代发明了用硝石、硫黄和金属铅炼制铅丹的方法，称为硝黄法，纯度较高。《名医别录》对该法已有记载。明代又有改进，采用硝石、矾和金属铅合炼的制法，称为硝矾法，生产效率大为提高。宋代以后，则普遍作为灰吹法炼银的副产品而取得。

中国古代的砷化学

中国古代医药和炼丹术中很早就利用了含砷矿物，其中有雄黄(As2S2)、雌黄(As2S3)、礜石(FeAsS)、砒黄（不纯的砒石）等;后来又利用了信石（As2O3，信州产者良）。长沙马王堆三号汉墓出土的帛书所记载的医方中有“冶礜石”和“燔雄黄”，是在空气中焙烧礜石和雄黄，所得升华产物就是人工制造的砒霜。

（1）雄黄和雌黄：它们初时用作颜料。东汉时有疡科“五毒方”，以石胆、丹砂、雄黄、礜石、慈石（即磁石）在土釜中合炼，所得药物的成分为升华的雄黄、砒霜和少量的硫酸亚汞。《神农本草经》把雄黄列为中品，礜石列为下品，说明对它们的毒性和医疗效用已有一定的了解。雄黄和雌黄在炼丹术中始终被视为炼丹要药。《神农本草经》中说，炼食雄黄可使人轻身神仙。《黄帝九鼎神丹经》所记载的“神丹”就是升华提纯的雄黄。

（2）砒霜：至迟到隋代时，中国炼丹家已知焙烧雄黄制得纯净的砒霜。唐代著名医学家兼炼丹家孙思邈在《千金药方》中最早用它治疗疟疾、牙痛等病，因其毒性猛烈，称为“貔霜”。较晚的本草学著作则写作“砒霜”。雄黄、雌黄、砒霜在炼丹术中所以受到重视，还在于它们在炼金实践中用作“点化药”。

（3）单质砷：中国古代砷化学中的最大成就为单质砷的制得。孙思邈《太清丹经要诀》中有以雄黄、雌黄与金属锡合炼的丹方，在密闭坩埚中升华的产物即单质砷。南宋方士们将砒霜和草木药或蜜合炼，得到了“色如银”或“如黑角色，甚硬”的单质砷晶体，称为“死砒”、“伏砒”或简称“砒”。可以说，在化学史上是中国炼丹家最早发现了元素砷。

中国古代的矾化学

中国古代在染色、医药、炼丹术中都曾广泛地应用各种矾，包括绿矾（FeSO4·7H2O，又名青矾，用于染黑，所以又称皂矾）、白矾［KAl(SO4)2·12H2O，又名明矾］、黄矾〔KFe3(SO4)2(OH)6〕、胆矾（CuSO4·5H2O，唐代以前称石胆）。

（1）绿矾：为中国制取和应用最早的一种矾。战国时期已用于染黑，那时是通过焙烧涅石(含煤黄铁矿)取得的，所以得到“儦石”（后改称为礬石）之称。《山海经》已有关于涅石和以涅（绿矾）染黑的记载。在北宋盛行胆铜法后，便得到了廉价的副产品绿矾。黄矾是绿矾经自然风化氧化而形成的，很早就用于染色；唐代以后又成为炼金术中的“染色剂”。

（2）胆矾：石胆和白矾在中国古代用作医药。《神农本草经》将石胆列为中品。炼丹家因为它具有“能化铁为铜成金银”的神异特性，将它视为“延寿、成仙”的圣药。唐代以前，它的主要产地是遥远的陇西羌道，十分难得，所以唐人所辑《黄帝九鼎神丹经诀》中有胆矾的制法：用黄矾、绿矾和曾青(碱式碳酸铜)合炼后经浸取、重结晶而制得。东汉炼丹家狐刚子曾干馏胆矾，从挥发物中收集到硫酸，但未曾推广。

矾在中国古代化学中的重要性还表现在它和硝石一起加热时所起的反应和作用。这时，它们便部分地起硝酸的作用。例如，红升丹和白降丹的升炼、铅丹的“矾硝法”炼制、南宋以后出现的“炸金法”(金银分离术)都依靠这种混合药剂的作用。

火药的发明

火药是中国四大发明之一。最早的火药出自炼丹家之手，后为军事家所利用，得到发展和改进，于是先后出现了燃烧性火药和爆炸性火药。火药的发明大约在唐代中期，到唐代后期才开始应用于军事。

（1）古代火药的成分：中国古代早期火药的基本成分为硝石（硝酸钾）、硫黄和含碳物质。硝石的利用是火药发明的关键。中国在炼丹术和医药中利用硝石开始很早，马王堆三号汉墓出土帛书的医方中已有硝石;《史记·扁鹊仓公列传》提到汉初名医淳于意用硝石为药剂。炼丹术兴起后，硝石成为一种主要炼丹药剂。早期丹经《三十六水法》就着重介绍了硝石在水溶液中对丹砂、雄黄、云母、石英等矿物的化学作用。

中国使用硫黄大约始于西汉。《神农本草经》列为中品，说它“能化金银铜铁奇物”，已知它能腐蚀各种金属。据《博物志》记载，当时所用硫黄是天然成块的，来自西域。魏晋时期，中原地区开始从焙烧黄铁矿制取绿矾的窑顶收集冷凝成液的硫黄，发生的反应如下：FeS2+2O2＝FeSO4+S↑，因此硫黄开始有了“矾石液”的名称。

（2）火药与炼丹术：炼丹术中有所谓“伏火法”。其实质为对硝石、雄黄、硫黄、草木药等物在共同火炼前的预处理方案，旨在先改变它们的易燃、易爆的剧烈性质。由此可见，在“伏火法”出现前，炼丹家对它们混合加热的燃爆危险性已有认识，而今人从伏火法中，正可由反面看出他们当时对火药成分和化学性质的认识以至火药的配方。唐代的《丹房镜源》中已有用炭使硝石伏火的方法；唐元和年间 (808)成书的《太上圣祖金丹秘诀》所载“伏火矾法”前一部分为“伏硫黄方”，此方的配伍实际上就是原始的火药方。其伏火操作中已包括许多防范爆炸的措施，表明作者已确知硝、硫、炭三物混合点燃的危险性。这时原始火药已经有可能出现。

（3）古代火药的应用：火药应用于军事，约始自唐末。宋人路振《九国志》记载：唐哀帝天佑元年(904)，郑璠攻豫章，曾以“发机飞火”烧了龙沙门。北宋许洞所撰《虎铃经》指出，郑璠的“飞火”即“火砲、火箭之类”。许洞所谓火砲即抛掷型火药球。但唐末使用火药、火器还很不普遍。直到宋初，火箭、火球、火蒺藜等火药武器仍属新式武器。

“火药”的名称及其正式配方最早见于北宋庆历四年(1040)曾公亮所撰《武经总要》，其中翔实记载了用于制作“毒药烟球”、“蒺藜火球”、“火砲”的火药方，它们都是属于燃烧性的。各配方中除焰硝、硫黄外，还掺入了易燃并冒浓烟的桐油、松脂、沥青、黄蜡、干漆，以及有剧毒的草乌头、砒霜、巴豆等物质。

约在南宋理宗年间(1224～1264)，中国火药由商人经印度传入阿拉伯国家。1253年蒙古大汗蒙哥率军大举西侵，将中国火药、火器及其技术传到了西方。

明初人托名刘基所撰《火龙经》及明末茅元仪所撰《武备志》，先后详细地记载了南宋以来中国各种火药配方及各类火药武器，是研究中国火药史的重要文献。

中国黄白术的冶金成就

中国炼丹术中的黄白术(即炼金术)以制作人造金银为目的，在古代的技术条件下显然是不可能达到的，但炼丹术士们确实炼成过一些金黄色或银白色的“药金”和“药银”，对古代合金学和化学作出了贡献。

（1）砷铜合金:中国炼丹家“点化”药金、药银，使用了一些药剂，其中研制最早、使用最久的是一些含砷矿物，如雄黄、雌黄、砒石等。西汉武帝时茅盈等即用雄黄点化赤铜，制成含砷量较低(＜10％)的砷黄铜，即当时所谓丹阳金。隋代以后，这种点化技术有所提高，制取了含砷量较高的银白色砷铜合金，这种砷白铜的炼制技艺到唐代趋于成熟，使它成为一种重要的药银。南宋以后，一些方士已知先从砒霜炼制“死砒”，再用它直接点化这种合金。

（2）锌黄铜：中国炼丹家大约在唐代或五代时期掌握了以炉甘石点化鍮石(即鍮石金)的技艺。这种类似黄金的锌黄铜很快取代了砷黄铜，直到现在它在合金中仍占重要地位。