經(jīng)典史料中的化學(xué)物質(zhì)
(1)《漢書(shū)》中“高奴縣有洧水可燃”,這里的“洧水”指的是石油。
(2)《黃白第十六》中“曾青涂鐵,鐵赤如銅”,其中“曾青”是可溶性銅鹽。
(3)《本草綱目》中“冬月灶中所燒薪柴之灰,令人以灰淋汁,取堿浣衣”中的堿是K2CO3。
(4)《天工開(kāi)物》中“凡石灰經(jīng)火焚煉為用”里的“石灰”指的是CaCO3。
(5)《神農(nóng)本草經(jīng)》中“水銀……熔化(加熱)還復(fù)為丹”里的“丹”是HgO。
(6)《夢(mèng)溪筆談·器用》中“古人以劑鋼為刃,柔鐵為莖干,不爾則多斷折”的“劑鋼”是指鐵的合金。
7)唐代劉禹錫撰于818年的《傳信方》中有這樣一段描述“治氣痢巴石丸,取白礬一大斤,以炭火凈地?zé)钪M,則其色如雪,謂之巴石”,巴石主要化學(xué)成分為KAl(SO4)2·12H2O。
(8)戰(zhàn)國(guó)所著《周禮》中記載沿海古人“煤餅燒蠣房成灰”(“蠣房”即牡蠣殼),并把這種灰稱為“蜃”,“蜃”的主要成分為CaO。
(9)《詠煤炭》(明·于謙)中“鑿開(kāi)混沌得烏金……不辭辛苦出山林”其中“烏金”的主要成分是煤炭。
(10)《天工開(kāi)物》中有如下描述:“世間絲、麻、裘、褐皆具素質(zhì)……”文中的“裘”主要成分是蛋白質(zhì)。
(11)《本草綱目拾遺》中在藥物名“鼻沖水”條目下寫到:貯以玻璃瓶,緊塞其口,勿使泄氣,則藥力不減.氣甚辛烈,觸人腦,非有病不可嗅。鼻沖水指的是氨水。
(12)古代科學(xué)家方以智在其《物理小識(shí)》卷七《金石類》中指出:“有硇水者,剪銀塊投之,則旋而為水”,“硇水”指的是硝酸;
(13)《易經(jīng)》記載:“澤中有火”,“上火下澤”?!皾芍杏谢稹笔鞘驼魵庠诤闯卣铀嫔掀鸹瓞F(xiàn)象的描述。石油蒸氣是指沼氣,即甲烷氣體。
(14)《天工開(kāi)物》記載“人賤者短褐、臬裳,冬以御寒,夏以蔽體,其質(zhì)造物之所具也。屬草木者,為臬、麻、苘、葛……”文中的“臬、麻、苘、葛”屬于纖維素。
(15)《本草綱目》中“采蒿蓼之屬,曬干燒灰,以水淋汁,……洗衣發(fā)面,亦去垢發(fā)面?!蔽闹兴枋鲋餅?/span>K2CO3。
(16)傅鶉觚集·太子少傅箴》中寫道:“夫金木無(wú)常,方園應(yīng)行,亦有隱括,習(xí)與性形。故近朱者赤,近墨者黑?!边@里的“朱”指的是?HgS。
(17)《本草綱目》如下敘述:“本作頗黎。頗黎,國(guó)名也。其瑩如水,其堅(jiān)如玉,故名水玉,與水精同名……有酒色、紫色、白色,瑩澈與水精相似”——指玻璃。
(18)《清嘉錄》中記載:“研雄黃末,屑蒲根,和酒以飲,謂之雄黃酒”,其中“雄黃”的主要成分是As4S4。
(19)《集注》:“雞屎礬不入藥用,惟堪鍍作,以合熟銅;投苦酒(醋)中,涂鐵皆作銅色,外雖銅色,內(nèi)質(zhì)不變”中雞屎礬指堿式硫酸銅或堿式碳酸銅。
(20)《新修本草》是我國(guó)古代中藥學(xué)著作之一,記載?844種,其中關(guān)于“青礬”的描述為:“本來(lái)綠色,新出窟未見(jiàn)風(fēng)者,正如琉璃……,燒之赤色……”“青礬”的主要成分為?FeSO4·7H2O。
2.經(jīng)典史料中的化學(xué)工藝
(1)鋅的冶煉:明代《天工開(kāi)物》記載“火法”冶煉鋅:“爐甘石十斤,裝載入一泥罐內(nèi),……然后逐層用煤炭餅墊盛,其底鋪薪,發(fā)火煅紅,……冷淀,毀罐取出,……,即倭鉛也”(注:爐甘石的主要成分為碳酸鋅,泥罐中摻有煤炭)。其冶煉Zn的方程式為ZnCO3+2CZn+3CO↑。
(2)青銅的冶煉:冶煉青銅的過(guò)程較復(fù)雜,大概為先把選好的礦石加入熔劑,再放在煉爐內(nèi),燃木炭熔煉,等火候成熟,取精煉銅液,棄去煉渣,即得初銅。初銅仍比較粗,需再經(jīng)提煉才能獲得純凈的紅銅。紅銅加錫、鉛熔成合金,即是青銅。鑄造青銅必須解決采礦、熔煉、銅、錫、鉛合金成分的比例配制、熔爐和坩堝爐的制造等一系列技術(shù)問(wèn)題。
(3)膽銅法煉銅:用膽水煉銅是中國(guó)古代冶金化學(xué)中的一項(xiàng)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(lái),還原為金屬銅,再熔煉成錠。早在西漢時(shí)就已有人覺(jué)察到這一化學(xué)反應(yīng),《淮南萬(wàn)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”。
(4)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(chǔ)說(shuō)上》提到“麗水之中生金”。
(5)銀的冶煉: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。中國(guó)大約在春秋初期才開(kāi)始采集銀,?東漢時(shí)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(kāi)物》中有翔實(shí)記載。
(6)汞的冶煉: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。方士們?cè)诿荛]的設(shè)備中升煉水銀,先后利用過(guò)石灰石、黃礬、赤銅、黑鉛、鐵和炭末來(lái)促進(jìn)硫化汞的分解。南宋時(shí)期發(fā)明了蒸餾水銀的工藝,?設(shè)計(jì)了專用的裝置,《天工開(kāi)物》中也有類似記載。在中國(guó)的醫(yī)藥化學(xué)中還曾利用過(guò)鉛汞齊、錫汞齊。唐代已開(kāi)始用銀錫汞齊作為補(bǔ)牙劑。
(7)黃銅的冶煉: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(gè)煉制方法的記載最早見(jiàn)于五代末期的“日華子點(diǎn)庚法”,是一個(gè)煉金術(shù)的配方。
(8)鎳白銅的冶煉:鎳白銅自古是中國(guó)云南的特產(chǎn)。東晉常璩《華陽(yáng)國(guó)志》就已記載:“螳螂縣因山名也,出銀、鉛、白銅、雜藥。”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(guó)白銅”。
9)《新修本草》對(duì)“青礬”的描述:“本來(lái)綠色,……正如瑠璃……燒之赤色……”,“燒之赤色”指的是“煅燒”。
(10)《徐光啟手記》中記載了“造強(qiáng)水法”:“綠礬(FeSO4·7H2O)五斤(多少任意),硝五斤。將礬炒去,約折五分之一。將二味同研細(xì),聽(tīng)用。次用鐵作鍋……鍋下起火……取起冷定,開(kāi)壇則藥化為水,而鍋亦壞矣。用水入五金皆成水,惟黃金不化水中,加鹽則化……強(qiáng)水用過(guò)無(wú)力……”。相當(dāng)于“王水”的配制。
(11)《呂氏春秋》中有關(guān)于青銅的記載:“金(銅)柔錫柔,合兩柔則為剛,燔(燒)之則為淖(液體)”。相當(dāng)于“合金”的制備。
(12)造紙:《天工開(kāi)物》記載,竹紙制造分為六個(gè)步驟:以我國(guó)古書(shū)《天工開(kāi)物》卷中所記載的竹紙制造方法為例,步驟如下:
①斬竹漂塘:將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”桶內(nèi)與石灰一道蒸煮,利用石灰的堿性脫脂、殺死微生物等;
③舂臼:把上述處理的竹子,放入石臼中打爛,形同泥面;
④蕩料入簾:將被打爛的竹料倒入水槽內(nèi),并以竹簾在水中蕩料,竹料成為薄層附于竹簾上面;
⑤覆簾壓紙:將竹簾反過(guò)來(lái),使?jié)窦埪溆诎迳稀V貜?fù)蕩料與覆簾步驟,疊積上千張濕紙后,加木板重壓以擠去大部分的水;
⑥透火焙干:將濕紙逐張揚(yáng)起,生火焙干。
(13)燒制陶器:陶瓷釉料中主要含有一些金屬及其化合物,在高溫?zé)茣r(shí)金屬及其化合物發(fā)生不同的氧化還原反應(yīng),產(chǎn)生不同顏色的物質(zhì)。
(14)釀酒:據(jù)《禮記》記載,西周已有相當(dāng)豐富的釀酒經(jīng)驗(yàn)和完整的釀酒技術(shù)規(guī)程,其中“月令篇”敘述了負(fù)責(zé)釀酒事宜的官“大酋”在仲冬釀酒時(shí)必須監(jiān)管好的?6?個(gè)環(huán)節(jié):“秫稻必齊,曲蘗必時(shí),湛熾必潔、水泉必香,陶器必良,火齊必得,兼用六物?!狈椒ǎ合扔妹浊?、黃曲霉等將淀粉水解為葡萄糖,稱為糖化;再用酵母菌將葡萄糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精,發(fā)酵后的混合料經(jīng)過(guò)蒸餾,得到白酒和酒糟。