中国古代炼丹术及其化学成就

2011-2012第一学期校公共选修课中国古代化学史及文物保护修复 文结课论学生姓名赵颖彪8031210128所属学院机械电气化工程学院农业机械化及其自动化农机14-1塔里木大学教务处制中国古代炼丹术及其化学成就摘要：中国古代化学取得了令人注目的成就，对物质及其变化的认识上，揭示了物质可分、运动、守恒的规律（在化学实验上，炼丹家们掌握了一些物质的性质、制法和鉴定方法）在化学工艺和技术上发明了火药、金属的冶炼和造纸术等， 但中国古代化学也留给我们不少缺憾，值得我们深思。关键词：古代化学；炼丹术；化学发展；成就在化学领域中，中国古代劳动人民取得了惊人的成就，其中火药、陶瓷、造 纸、金属的冶炼和炼丹术等令世人瞩目；在对物质的认识上体现了唯物辩证的观 点。其中对物质的存在方式和近代的化学理论有着惊人的相似，中国古代化学取得了这么辉煌的成就。本文就对中国古代炼丹术及其在化学上的作用作粗略的阐 述。一、中国古代炼丹术的产生和成就1.1 中国古代炼丹术的产生在远古时代，火的使用不仅改变了人们的生活条件、居住条件，而且这个最初的化学实 践，为古代炼丹术奠定了客观基础，因为那时人们无法理解风雨雷电等现象和灾害，“万物有灵”的观念十分强烈。进入阶级社会以后，统治阶级利用“鬼神”恐吓，麻痹人民。最初 的化学萌芽也被他们用以维护他们的统治，随着生产力的提高，人们的物质生活日益丰富， 追求长寿和永生的愿望随之产生和增强，统治阶级梦想长生不死， 万世霸业的欲望更加强烈，于是神仙传说大兴，便开始了长达千年的寻仙求药活动。是古人为求“长生不老”而炼制丹药的，这种方术在我国起源很早，据传载，（前179-前122）在他的枕中鸿宝秘苑书 中说，战国时（约前305-前240）有“重追延命方”， 看来这可能是我国古代丹方之祖。但是这方不传于世， 那部书也早已散佚， 内容怎样现在已经无从查考。不过，有方士向荆王献“不死之药”的记载，对求“仙药”和派方士徐市 （福）率童男女几千人入海求“仙人”的事叙述很详细，可见我国炼丹术在先秦时期的确已经开始萌芽。到西汉时期，武帝（前 156-前87）以更大的规模求仙求药，并采纳方士的建议，在 宫中设立丹灶，亲自从事炼丹。从此以后，炼丹之风就在封建统治阶级中开始盛行，并且经 久不衰，一直发展到宋元以后，因此历代都出现了许多烧丹炼汞的术士。 我国古代炼丹的方法可分火法和两种。所谓火法，主要、是带有冶金性质的无水加热法。炼丹家魏在中说，他那时有火记六百篇，讲的就是这种火法。但是这部书早已失传，内容 已经无从查考。据晋以及比较晚的炼丹著作的记载，火法大致包括缎（长时间）、炼（干燥物质的加热）、炙（局部烘烤）、熔（熔化）、抽（蒸储）、飞（又叫升，就是升华）、伏（加 热使药物变性）等方法。炼丹术最早的研究材料可能是，就是红色，这种研究用的就是火法。 红色硫化汞一经加热就会分解出（汞），水银和硫磺化合生成黑色硫化汞，再加热使它升华，就又恢复红色硫 化汞的原状。所生成的水银，是金属物质却呈液体状态，圆转流动，容易挥发，显得和寻常 物质不同。东汉以前炼丹术有两个不同传统：一是致力寻找；二则试造黄金。东汉时两个传统汇合 为一，炼丹术家尝制长生不老药，而促成两个传统结合的因素实与医药发展有关，因此 许多著名炼丹家如、陶弘景等同时是大医药家。葛洪对炼丹术和早期的化学贡献保留在内，纪录了许多长生不老药 （如太清丹、金液）及它们的制炼方法。以上是一种流传已久的信仰，更指出凡人也能脱胎换骨成神仙，此变形可用阴阳五 行的理论作解释。在春秋战国时期，是的盛世，诸子百家争鸣，生产也达到鼎盛时期。说到 鼎”，这是古代的 烹饪器，也是记载功勋的礼器，传说黄帝造九鼎，鼎就成了传国之宝。考古发掘的文物，如 有名的司母戊方鼎，说明在当时冶炼青铜（铜锡合金）和铸造技术都已达到极高水平。周礼考工记中就已经记载了合金成份不同而性质不同的齐齐”规则。鼎本是煮肉汤和食品的器具。但这时人们就希望在鼎中也能炼出一些别的东西。传说的女婿萧史就在宫中炼丹，他曾经炼成“飞雪丹”给秦穆公的女儿擦在脸上（实际上是炼成的铅粉）。他也许可以算是最早的化学家。在汉代是炼丹兴起的时期，虽然真金没有炼出来，却制成了多种貌似黄银和的假金。更发现了许多种化学反应，最主要是铅、汞、硫、神等之间的反应，还创造了各种炼丹 仪器和提炼药品的方法。到了东汉时期，编著了一部炼丹术的著作参同契，这是世界公认现存的最古老的炼丹书（外国现存的最老的炼金术著作是圣马克书稿，是公元十世纪的抄本）。实际上参同契是魏伯阳钻研总结了前人大量的炼丹书“火记六百篇”后总结的理论著作， 他把物质分为阴阳两大类，提出要产生新物质必须阴阳配合，同类物质在一起是不会化 合的。他还指出如果是“药物非种、分剂参差、失其纪纲”时，那就会“飞龟舞蛇，愈 见乖张”，这实际是炼丹过程中发生爆炸的情况（这正是炼丹家发明的前奏 ）。晋代葛洪编著的抱朴子也是有名的炼丹书，葛洪指出这些隐语严重阻碍了炼丹 成果的正确传播。此后，注释药物隐名的著作成为炼丹的指导书。到了唐代，几乎各代 皇帝都喜欢炼丹术，在这时中国的炼丹术发展到全盛时期，许多炼丹著作有了更实际的 内容，并且也很少用隐语了。这时中国炼丹术也传往，促进了的发展。而阿拉伯炼金术 后来又传入欧洲I,几经演化发展，终于形成了现代科学的重要门类一一化学。1.2 在中国炼丹术主要的一些化学原料及其化合物的有以下几类：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。 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”。 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：“水银铭化（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、白矶三味混合升炼而成，又称“三仙 丹”。它的纯度很高，不含游离水银。 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、绿矶（或白矶）一起升炼，以制取甘汞；如配方中再掺入硝石或胆矶，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”。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。 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。 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。 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 （Pb3Q）, 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、矶和金属铅合炼的制法，称为硝矶法，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。神化学 中国古代医药和炼丹术中很早就利用了含神矿物，其中有雄黄（AS24）、雌黄（As 2s3）、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“冶石”和“燔雄黄”，是 在空气中焙烧石和雄黄，所得升华产物就是人工制造的砒霜。雄黄和雌黄：它们初时用作颜料。宝鸡西周墓出土的丝织物上的黄色纹痕，表 明就是以雌黄着色的。东汉时有疡科“五毒方”，以石胆、丹砂、雄黄、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，磐石列为下品，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。 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“覆霜”。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”。 单质神：中国古代神化学中的最大成就为单质神的制得。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，在密闭塔期中升华的产物即单质神。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”的单质神晶 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 现了元素神。矶化学中国古代在染色、医药、炼丹术中都曾广泛地应用各种矶，包括绿矶（FeSQ 7H2O,又名青矶，用于染黑，所以又称皂矶）、白矶KAl（SO4）2 12HO,又名明 矶、黄矶KFe3（SO4）2（OH）6、胆矶（CuSQ - 5H2O,唐代以前称石胆）。 绿矶：为中国制取和应用最早的一种矶。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“煲石”（后改称为磐石）之称）。山海经已有关于涅石和以涅（绿矶）染黑的记载。在北宋盛行胆铜法后，便得到了廉价的副产品 绿矶。黄矶是绿矶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”。 胆矶：石胆和白矶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矶的制法：用黄矶、绿矶和曾青（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福胆矶，从挥发物中收集到硫酸，但未曾推广。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。 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。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“伏火矶法”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。 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）,郑瑶攻豫章，曾以“发机飞火”烧了龙沙门。北宋许洞所撰 虎铃经指出，郑瑶的“飞火”即“火硝、火箭之类”。许洞所谓火硝即抛掷型火药球。但唐末使用火药、火器还很不普遍。直到宋初，火箭、火球、火痍藜等火药武器仍属新 式武器。二、结论中国古代有这世界其他国家无法比拟的悠久历史，创造了灿烂辉煌的成就，为现代 化学学科的形成奠定了坚实的基础，为中华文明和世界文明做出了重要的贡献，值得我 们骄傲。但由于封建社会的封闭性和人们思维方式的保守性，习惯与单一的文化氛围和 区域的文化氛围，排斥外来科学文化的撞击，再加上人们研究方法的不科学性，使得中 国古代化学长期以固有的模式缓慢地发展，没有形成现代化学学科。这是一件很遗憾的 事，同时又给我们一条重要的启示，要推动化学的发展，需要有开放意识和创新精神， 吸引世界最新研究成果，开拓化学研究和应用的新领域。参考文献【1】 戴建平.六朝炼丹术及其化学成就【 J1.科技与经济，2001, （3）: 34-39【2】 张亚洲.中国古代炼丹术中的硫化物化学初探【 J.西北大学学报：自然科学版 t1995 （6）: 743-746.【3】 栾蕊，韩恩山.金属硫化物的研究及应用【 J】.化学世界，2002 , （2） : 105-108. 【4】 张奎元，王常山.中国隋唐五代科技史【 M .北京：人民出版社，1995:133-137.【5】化学发展简史编写组.化学发展简史.科学出版社，1998【6】自然科学史研究所.中国古代科技成就.中国青年出版社，1978【7】王珊等著.中国古代金属化学及金丹术.中国科学图书仪器公司出版，1955【8】赵匡华主编.中国古代化学史.北京大学出版社，1985【9】社会科学战线.东西方长生不老丹的概念与化学药剂.1980.3【10】化学通报.中国炼丹术与化学发展.1975