五代辽宋夏金时期化学

　　炼丹术

　　两宋时期炼丹术仍很盛行。北宋时一些人依然热中于烧炼外丹，如张邦基《墨庄漫录》卷3 载：章盛于宋真宗时，鈥溋兜ひ宦�，在翰林金丹阁，日供炭五秤鈥潱�至宋神宗熙宁元年，鈥溣萄�火不绝鈥潱�鈥溒涞ぷ魈�色。鈥濃�溦胖叶ü�安道居南都，炼丹一炉，养火数十年。鈥澚兜こ中�时间之长，可见其人迷恋之深。陆游《老学庵笔记》卷9载：鈥湥ɑ兆冢┬�和末，又以方士刘知常所炼金轮，颁之天下神霄宫，名曰神霄宝轮。知常言，其法以汞炼之成金。鈥澆探d《铁围山丛谈》卷6载：宋太宗时得巧匠，鈥溤旖鸫�得三十条鈥潯５�是，不少炼丹术士实际上是江湖骗子，专以炼制伪金和伪银的方术骗人钱财，搞得声名狼藉。尤为严重的是，由于服食丹药中毒致死者屡见不鲜，因而促使越来越多的人认识到所谓神丹仙药的危害性，并对炼丹术采取了严肃的批判态度。如沈括就曾明确指出对炼丹术鈥湶豢刹唤溻�潯！侗静菅芤濉返淖髡呖茏趭]也指出：鈥溕�金有毒，至于杀人，仍为难解鈥潱�鈥湹ど暗�宜生服，若炼服少，有不作废者鈥潱�鈥溗�银入药虽各有法，极须审谨，有毒故也。鈥澤踔亮�鈥溠�火数十年鈥澋哪隙颊虐驳酪彩氢�湹こ桑�不敢服鈥潱�结果使一位坚求服食者中毒致死。在这种情况下，到了南宋时期，从事烧铅炼汞的外丹术已明显衰落，与此同时，主张炼气养神的内丹术大为兴盛起来。

　　在这一时期，出现了不少的炼丹术著作。下面列举的几种是较有代表性的，从中可以了解当时的炼丹设备、炼丹方法及炼丹术的发展情况等，对于研究中国古代炼丹化学的成就具有重要的价值。

　　《丹房须知》，吴悮撰，成书于南宋孝宗隆兴元年（1163）。此书专讲炼丹的基本知识和注意事项，如择友、择地、择井、造坛、造鼎、造炉、研磨、合药、采铅、用火、开炉、服食、禁忌等。书中虽字数不多，但记载了一些重要的炼丹设备的图形，如丹台、抽汞的蒸馏器、既济炉和未济炉、研磨器等。

　　《金华冲碧丹经秘旨》，白玉蟾授，孟煦撰，成书于南宋理宗宣庆元年（1225）。此书对于炼丹设备的叙述很详细，如石榴罐、水海等，都是符合科学原理的。书中所载炼汞的鈥準�榴罐法鈥澋纫埠苤匾�。其具体操作是在石榴罐中盛辰砂十两，赤金（红铜）珠子八两，磁瓦片塞口，倒扑石榴罐在坩埚上，埚内华池水二分。石榴罐与坩埚间合缝处用六一泥固济后，加热石榴罐，则其中的辰砂分解，水银即溜入下面坩埚的醋里，操作相当简便。曹元宇先生曾绘制了石榴罐炼汞示意图（图5）。根据现代化学知识，石榴罐中发生的反应为：HgS＋Cu Hg＋CuS，加入铜珠能促进HgS的分解。曹元宇先生还曾集中介绍了中国古代炼丹家所用的各种设备（如图6鈥�10）。

　　《诸家神品丹法》，玄真子孟要甫编撰。这是一部选录各家炼丹方法而编成的丹书。其中记载了许多重要的化学史料，如原始火药的发明等。又如鈥溁�庚粉法鈥澥墙仓平鸱鄣姆椒āＵ庵址椒ㄊ窍冉�黄金炼赤投入水银制成合金，再加入食盐，研细，然后蒸发掉水银，再溶解掉食盐就留下粉末状的黄金了。这必然是炼丹家经过长期摸索和多次实验而取得的成就。

　　《庚道集》，全书分为9 卷，是《道藏》中记载各种丹法最详细和篇幅最大的一部炼丹术著作集。它是由元或明人汇编，收录了元代及以前的一些丹法，而其中成书年代可考者多出于宋代。在《庚道集》所收录的南宋丹经《丹阳术》中，不仅有对中国炼丹家炼得单质砷的更确切的记载，而且对其形态和性质有明确的描述。所用的方法，是将砒石（As₂O₃）与草木药或蜜混合密闭烧炼，并明确记载所得产物鈥溕�如银鈥潱�鈥溔绾诮巧�，甚硬鈥潱�或鈥溔缬褚�相似可爱鈥潯４送饣怪赋隹捎盟�直接与赤铜点化丹阳银（砷白铜）。这是中国古代炼丹化学中最突出的成就之一。

　　药物化学

　　宋代的本草学也很发达，出现了《开宝本草》、《证类本草》、《图经本草》等著作。炼丹术在制药和化学方面的许多新成就也被收入这些本草学著作中，为医学家所继承和发扬。

　　例如，《开宝本草》记载了鈥溙�华粉鈥澋闹品ǎ衡�溔「朱炎饕叮�如笏或团，平面磨错，令光净。以盐水洒之，醋瓮中阴处埋之，一百日，铁上生衣，即成粉矣。鈥澱馐谴姿崽�的制法和药用的最早记录。关于石棉，《证类本草》说它鈥溔缋媚荆�烧之不燃，石类也鈥潯Ｗ既返孛枋隽耸�棉的性质。《证类本草》和《苏沈良方》还记载了秋石的炼法。

　　密陀僧（PbO）是在唐代从波斯传入的。到了宋代，《图经本草》记载了中国自制密陀僧的详细工艺：密陀僧，鈥溄窳肽稀⒚鲋幸�铅冶处亦有之，是银铅脚。其初采矿时，银铜相杂，先以铅同煎炼，银随铅出。又采山木叶烧灰，开地作炉，填灰其中，谓之灰池。置银铅于灰上，更加火大煅，铅渗灰下，银住灰上，罢火，候冷出银。其灰池感铅银气置之积久，成此物。今之用者，往往是此，未必胡中来也。鈥澱庵址椒ń凶鲡�溁掖捣ㄢ�潱�在11世纪流行于今广东、四川等地，直到近代还仍然为炼银等工业生产所采用。

　　绿矾，即水绿矾（FeSO₄路7H₂O），状如玻璃，陶弘景曾误作石胆（CuSO₄路5H₂O，后称胆矾）。《图经本草》提出了鉴别绿矾的方法：鈥溌谭�石五两，鈥︹�θ〈艘晃铮�置于铁板上，聚炭封之。囊袋吹令火炽，其矾即沸流出，色赤如融金汁者，是真也。看沸走汁尽，去水待冷，取出挼为末，色似黄丹，收之。鈥澣绱司�要的化学鉴定方法就是按现代化学理论和化学实验来衡量，也是科学的。同时这也是制备绛矾（Fe₂O₃）的一种方法。

　　《图经本草》所载抽砂炼汞的工艺，也很值得注意。此书水银条载：鈥湷鲇诘ど罢撸�乃以山石中采粗次朱砂，作炉，置砂于中，下承以水，上覆以盎，器外加火煅养，则烟飞于上，水银溜于下，其色小白浊。鈥澱饫锼�说的 鈥溌�鈥潱�为铁釜一类，而所述鈥湷鲇诘ど扳�澋乃�银的煅养过程，其化学反应式为：HgS＋FeHg＋FeS。

　　关于未济炉炼汞，《丹房须知》中虽绘制有丹炉的形制，但没有文字说明，后世无法了解它抽炼水银的全过程。苏颂则在《图经本草》中作了详细的说明：鈥湥ㄋ�银）出自丹砂者乃是山中采粗次朱砂，和硬炭屑匀，内阳城罐内，令实，以薄铁片可罐口作数小孔掩之，仍以铁线罗固，一罐贮水承之，两口相接，盐泥和豚毛固际上罐及缝处，候干，以下罐入土，出口寸许，外置炉围火煅炼，旁作四窦，欲气达而火炽也。候一时，则成水银溜于下罐矣鈥潯Ｕ饫锞咛逑昃〉丶窃亓艘恢中碌拟�溛醇檬解�澯芍焐叭」�的方法，其中混进炭末，也是一项重大的革新和进步，为后世长期沿用。该反应为：

2HgS+CCS₂+2Hg

　　这种更有效、更经济的炼汞法，表明中国古代炼丹家在炼汞方面已积累了丰富的经验。

　　关于醋酸铅的记载也是很有价值的。《图经本草》提到：鈥溣钟星λ�亦出于铅，其法以铅杂水银十五分之一，合炼作片，置醋瓮中，密封，经久成霜，性极冷，治风痰及婴孺惊滞药，今医家用之尤多。鈥澆唤雒魅返孛枋隽舜姿崆Φ闹票福�而且简要地说明了其性质与功用。

　　冶金化学

　　胆铜法的推广

　　用胆水炼铜是我国古代冶金和化学史上的一项重要发明创造。这种工艺是利用金属铁将胆矾溶液的铜离子置换出来，还原为金属铜，再熔炼成锭。对这一化学现象的认识，远在西汉初年《淮南万毕术》中已有记载。《神农本草经》、《抱朴子路内篇》、《神农本草经集注》等书中也都有所记载。到了唐代，这一反应被方士用来作为点金术的技艺。唐明皇时，刘知古上《日月玄枢论》说： 鈥溁蛞灾钋唷⒅罘�、诸绿、诸灰结水银以为红银。鈥澓煲�实际上是炼丹家炼得的纯铜。唐代炼丹家金陵子在《龙虎还丹诀》中也有多条以铁釜熬胆水炼制鈥満煲�鈥澋囊�诀。

　　胆水炼铜成为一项生产工艺，大约始于唐代末年或五代初期，当时把这种铜称作鈥溙�铜鈥潯Ｎ宕�轩辕述在《宝藏畅微论》中指出：鈥溙�铜，以苦水浸至生赤煤，熬炼成而坚黑。鈥澋搅吮彼文昙洌�由于铸钱需要大量的铜，水法炼铜有了较大的规模。重要的胆铜产地有信州铅山、饶州德兴和韶州岑水等。沈括《梦溪笔谈》中关于信州铅山的胆水情况，有一段著名的记载：鈥溞胖萸ι较赜锌嗳�，流以为涧，挹其水熬之，则成胆矾。烹胆矾则成铜，熬胆矾釜久之亦化为铜。鈥�

　　关于胆水炼铜的方法，《宋会要辑稿路食货》有详细记载： 鈥溄�铜之法，先取生铁打成薄片，目为锅铁，入胆水槽，排次如鱼鳞，浸渍数日，铁片为胆水所薄，上生赤煤，取出刮洗铁煤，入炉烹铁，凡三炼方成铜，其未化铜，却添新铁片，再下槽排浸。鈥澋ǚ�炼铜，除了浸铜法外，还有淋铜法，即以水淋浸含胆矾的土，然后以胆水浸铁。这两种方法各有优劣，崇宁时游经曾作了比较：鈥湹ㄋ�浸铜，工少利多，其水有限；胆土煎铜，工多利少，其土无穷。鈥︹�Φㄋ�浸铜斤以钱五十为本；胆土煎铜以钱八十为本，比之矿铜，其利已厚。鈥澞纤谓�立后，胆铜生产仍有很大规模，如乾道元年（1165）胆铜产量为21万余斤。南宋后期，由于胆水资源有限且质量欠佳，胆铜生产便趋于没落了。但胆铜法作为一项重大的科学发明和技术成就，并且是后世水法冶金的先声，应该给予高度评价。

　　黄铜的冶炼

　　铜锌合金色泽金黄，现在称为锌黄铜。在宋代以前，曾叫做鈥滄B石鈥潯⑩�滄B铜鈥潱�因颜色似金，中国古代炼丹家也称它为鈥滄B石金鈥潯９赜谡庵趾辖鹩闷纷羁煽康募窃兀�出自梁代宗懔的《荆楚岁时记》：鈥溒咴缕呷眨�是夕人家妇女结采缕穿七孔针，或以金、银、鍮石为针，陈瓜果于庭中以乞巧。鈥澦宄跛赵�明所撰《宝藏论》中列举的药金也有鍮石金。到了唐代，鍮铜已较普遍，曾作为冠服等级的标志，其价值在铜、银之间。

　　我国古代炼制这种合金，最初是用炉甘石（即菱锌矿，主要成分为ZnCO₃）点化。这种技艺与炼丹术有密切关系。这个炼制方法的最早记载，见于孟要甫汇辑的丹经《诸家神品丹法》卷6 中的鈥溔栈�子点庚法鈥潱衡�湴倭冻嗤�一斤，太原炉甘石一斤，细研，水飞过石一两，搅匀，铁合内固济阴干。用木炭八斤，风炉内自辰时下火，煅二日夜，足冷取出，再入气炉内煅，急扇三时辰，取出打开，去泥，水洗其物，颗颗如鸡冠色。母一钱点淡金一两成上等金。鈥澣栈�子是五代末宋初的医药学家。其后不久，崔昉所撰《大丹药诀本草》也简要记载：鈥溣猛�一斤，炉甘石一斤，炼之即成鍮石一斤半。鈥澕爸了握孀谑保�民间以炉甘石点鍮铜的活动已相当普遍。宋以后的本草、炼丹及博物学著作中仍经常可以见到这种炼鍮法，如《格物粗谈》、《本草纲目》、《天工开物》、《物理小识》等书都有记载。在明代，冶炼这种合金的技术已逐步发展为金属铜与金属锌直接合炼。

　　灰吹法炼银技术

　　银在自然界中的含量不多，且主要以辉银矿形式存在，并多与方铅矿共生。中国古代的银大部分是从含银的粗铅中提炼出来的。由于银铅完全互溶，且溶点较低，古时炼银时加入铅，使银溶于铅中，实现银的富集；然后吹以空气，使铅氧化，入炉灰中，实现银的分离。早在东汉时期，炼丹家就发明了以金银矿粉与黑锡（铅）共炼与提炼金银的鈥溁掖捣ㄢ�潯；掖导际踉谔拼�已被广泛应用。唐司空图《诗品》洗炼条有鈥溣炭蟪鼋穑�如铅出银鈥澋募窃亍＞荻蕴七撏醺�和章怀太子李贤墓所出炼银渣块的化验和分析，可知用的就是灰吹法。五代轩辕述《宝藏畅微论》中所说鈥溬燎�可勾金鈥潱�可能是指利用锌并由灰吹法来提炼金银。到了宋代，《云麓漫钞》、《大冶赋》等著作对灰吹技术乃至完备的银冶程序都已有较详细的记载。赵彦卫在《云麓漫钞》中提到：鈥溔∫�之法，每石壁上有黑路乃银脉，随脉凿穴而入，甫容人身，深至数十丈，烛火自照所取银矿皆碎石，用臼捣碎，再上磨，以绢罗细，然后以水淘，黄者即石，弃去，黑者乃银，用面糊团入铅，以火煅为大片，即入官库，俟三两日再煎成碎银，每五十三两为一包。鈥澱舛渭窃馗乓�地叙述了炼银的三个步骤：一是辨银脉与采矿，这里所说的黑色矿脉应指辉银矿（Ag₂S）。二是碎矿与选矿，三是炼银，鈥溡曰痨盐�大片鈥澕词腔掖捣ā；掖捣ㄊ枪糯�比较先进的炼银方法。关于这种方法，明代著作《天工开物》、《菽园杂记》等的记载更为翔实。

　　蒸馏酒

　　宋代之前，人们饮用的多是由谷类酿造的米酒和葡萄酒。蒸馏酒是一种烈性酒，它的发明是造酒技术的重要进步。但其究竟出现于何时，迄今尚无定论。据研究，北宋时期，中国可能已有。苏轼《物类相感志》提到，鈥溇浦谢鹧妫�以青布拂之自灭鈥潱�田锡（940鈥�1003）《曲本草》说：鈥滃呗蘧埔陨站聘瓷斩�次，入珍贵异香。鈥︹�δ芤�之人，三四杯即醉。价值比常数十倍。有疾者饮一二杯即愈，且杀蛊。鈥澱饫锾岬降木坪蜕站瓶赡芫褪钦袅缶啤�

　　南宋时期肯定已经有了蒸馏酒。宋慈（1186 鈥�1249）《洗冤录》卷4鈥溂本确解�澰兀衡�滘瞅笊巳耍�鈥︹�α钊丝诤�米醋或烧酒，吮伤以吸拔其毒，随吮随吐随换酒醋再吮，俟红淡肿消为度鈥︹�Αｂ�潯断丛┞肌纷孕蚴鞘樽饔诖镜v丁未，即1247年。这种治疗蛇伤的烧酒应当是蒸馏酒。1975年曾在河北青龙发掘到一套铸造于金世宗大定年间（1161鈥� 1189）的用于饮用蒸馏酒的铜制酒器。此外，南宋吴悮《丹房须知》等著作记载有炼丹家使用的相当精美的蒸馏器，这种蒸馏器自然可以用作制造蒸馏酒的设备。这些情况表明南宋时已有蒸馏酒是无可置疑的。