古代化学知识【曾青得铁化为铜】

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"曾青得铁化为铜",提到这句话,不少人肯定会想到初中化学课本中的置换反应。这个看似是现代科学的化学原理,其实早在西汉时期便已被当时的"科学狂人"刘安发现了。

淮南王刘安虽出身富贵,但热衷于奇门技巧。其代表作之一的《淮南万毕书》,便记载了西汉年间存在的一些神奇反应。

"曾青得铁化为铜",便指当时的一种炼铜之法。大概意思就是:将铁放在"胆水"之中,便能如愿得到价值更加高的铜。

与数千年后的现代化学相比,我国古代化学事业的起步更早。虽然古人无法解释一些神奇的化学原理,但他们却能通过自己的实践逐渐摸索出来一套规律,这不得不令后世之人啧啧称奇。

实际上,古代化学的发展,不仅漫长悠久,而且各有千秋,在很多方面都已开花结果,并对后世产生了深远影响。

一、古代化学遍地开花

实践出真知,此言不虚也。自华夏文明出现之后,拥有大智慧的先辈便凭借着不断的探索与实践,而摸索出了一条康庄大道。有这个主旨思想指导,我国古代的化学发展,也是如如荼的发展。

(一)历史久远的炼铜术

炼铜技术,是冶金业的一个重要支柱。

而在我国,古人对于炼铜技术的开发也非常早。至于早的什么时候,现在还无法判断,不过从出土文物来看,炼铜技术早在原始部落时期就已出现。

社会变革总会以一些技术突破为基础。1955年时,考古学家在河北唐山市发现了两块红铜牌,便隐隐验证夏朝就已出现了练铜技术的推论,毕竟夏朝是原始社会到奴隶社会过渡的时期。

可以确定的是,炼铜技术在商代已经比较成熟了。毕竟从出土的殷墟文物来看,当时的确出现了许多青铜器。可见奴隶社会时期最大的化学成就之一,便是炼铜技术的出现与发展。

据《周礼·考工记》记载:"金有六齐。六分其金而锡居一,谓之钟鼎之齐;五分其金而锡居一,谓之斧斤之齐;四分其金而锡居一,谓之戈戟之齐;三分其金而锡居一,谓之大刃之齐;五分其金而锡居二,谓之削杀矢之齐;金锡半,谓之鉴燧之齐。"

这里提到的"六金",便是指一种合金。根据铜与锡的配比不同,所制作出的青铜器,也有不同的特质与作用。比如"削杀矢之齐",材质坚固锋利,且具有穿透力,适合做弓箭头;又如"鉴燧之齐",还能将其打磨成一种凹面镜,可以在阳光下取火。

显然,当时的炼铜技术,并不局限在提取铜矿这个简单层面。

商代的大巫师就已熟悉了青铜的特性,并制作出了世界上最早的合金材料。其造型之精美、材料之耐用,哪怕是用现代技术,也不见得能与之相媲美,这不得不令我们感到惊叹。

比如历史书上出现的那尊赫赫有名的国宝——司母戊鼎(后母戊鼎),这尊承载了三千多年文明的古物,其身上便见证了当时繁荣的青铜业。

与炼铜技术相媲美的,还有古代的冶铁业。

这同样是一项"古代黑科技"技能点满的事业。早在战国时期,随着封建萌芽的出现,当时的社会中便已经大量生产与使用铁具。《吴越春秋》中便有类似记载:"使童女童男三百人鼓秦装炭,金铁乃濡。"

(二) 脑洞大开的陶瓷业

原始部落的初民们,已经学会制作和使用陶器,但关于陶器的发明与出现,不少学者也各执一词,为此争论不休。

我认为比较靠谱的说法是:古人的器皿最初是由枝条编成的,将其用来盛固定食物还好,但拿来装水,便显得有些浪费了。为了赌上这些"漏洞",有人便尝试在的外部抹上一层黏土。

又过了漫长时间的积累,古人偶然发现这种抹上黏土的器皿经过烧制后,变得更加耐用与坚固。再经过不断改进与探索,古人终于掌握了这种空手捏制陶器的办法与经验。

陶器的烧制过程,显然是一种化学反应。因为经过高温的烧制,原本是黏土的器皿,得到了质的改变,反而成为了另一种新的物质。

伟大的发明,往往便在不经意间的实践出现,但依旧需要一代又一代人的不断探索,这也是古代化学事业能取得如此进步的重要原因之一。

在陶器的基础上,古人又发明了瓷器,这又是陶瓷业发展史的重要一步,对后来的中国乃至世界,都产生了深远影响。

在部分陶瓷专家看来,商代时出现的青釉器,便符合"原始瓷器"的特征。它的含铁量一般小于30%,胎色有灰白、浅褐与淡黄等色,往往在1200摄氏度的高温下才呈现,且拥有很低的吸水性。

(三) 误打误撞的酿造法

说起现代的酿酒业,不少人会想到19世纪90年代的巴斯德。他在助手的帮助之下,成功从我国流传下来的酒中提取了一种物质,这才发明了发酵酿酒法。但这个看似了不起的发明,其实晚了我国足足两千多年。

据《孟子》记载:"禹恶旨酒而好善言。"意思是说,大禹不喜欢喝酒,但喜欢听从他人建议。

可见早在夏朝时,人们便已经学会酿酒。而大禹不喜欢酒也能理解,毕竟古代的酒都是用粮食酿造,在生产资料不发达的原始社会,喝酒无疑是一种比较奢侈的事情。

所以商纣王这个奢侈的人,便命人弄了一个"酒池肉林",其主要用意,便是炫耀商代的强大国力。事实上,且不论商纣王后期做过的一些糊涂事,他在位前期的文治武功,的确让商朝迈向了一个新的繁荣阶段。只可惜,成王败寇罢了。

当然,关于酒的发明也有待探讨一番。这很好理解,在一些治世时期,总有一些粮食被及时存储下来。可因为当时的人们不懂得干燥处理,导致下雨时,便有不少粮食受潮发芽。

按照现代科学的解释,谷物的芽会分泌出一种糖化酵素,它能够把谷物中的淀粉水解成麦芽糖。而麦芽糖再经过一些微生物或酵母的催化,便会产生出酒精,从而散发出迷人的醇香味。

在当时,粮食毕竟是一种稀罕物。可谷物既然已经受潮,人们便干脆根据这种特性发明了最早的粮食酿造酒。

酒这个东西,也蛮容易让人上瘾。这么一来,它也逐渐成了众人眼中的稀罕物。不过,受制于粮食产量的影响,一般人家是不会傻到将好端端的粮食拿去酿酒的。

二、影响古代化学发展的因素

其实,古代化学还在其他领域上有所突出,比如火药、炼丹术、色染、造纸术等领域,都离不开人们对于化学业的不懈探索。在此基础上,古代化学的发展,也同样受到了多方面影响的制约。

(一) 神奇的炼丹术

思想解放,往往能给人一定灵感。想到炼丹术,人们难免会想到道教的兴起与发展。虽说道教与道家不是一个概念,但他们都信奉老子,且都以羽化升仙为终极目标。

不同的是,道教之人的动手能力更强。为了完成这一目标,他们不再单纯的修心修身,反而想到了借助外物来实现理想。比如炼丹,道教之人便不会单一的辟谷打坐,他们会将自己的钱财,大量投入到炼丹术当中。

一个专门的丹房,便相当于现在造价不菲的实验室。一个"高大上"的丹炉,也就是我们所的精密仪器。再加上水法炼丹和火法炼丹对炼丹步骤的严苛要求,导致每一场炼丹,其实都远超现在的化学实验。

尽管最终的结果可能有些偏差,甚至充满了神鬼色彩,但他们在化学研究上的不懈研究,最能体现出古人的智慧

(二)儒法斗争下的进步

除道家之外,儒法斗争下的学说环境,也为古代化学事业提供了有力土壤。尽管法家与儒家针锋相对,但他们的学说都在一定程度上,促使了化学的进步。

据《史记·货殖列传》记载"巴蜀寡妇清,其先得丹穴而擅其利数世",支持法家的秦始皇专门筑了一座高台,以支持后者在丹术上的发展。

法家看重手工业与农业,且体恤劳动人民。而化学中的方方面面,都离不开劳动人民的实践作用。

儒家倡导的大一统思想,为汉武帝提供了治国的理论基础。于是他将盐铁业收归国有,这个举措令盐铁业得到快速发展。比如冶铁技术的成熟,便得益于儒家思想指导下的官营手段。

(三)古人对矿物的认识

从刘安的《淮南万毕术》,到范成大的《桂海金石志》,再到李时珍的《班草纲目》与宋应星的《天工开物》,古人对于矿物的认知,也随着不断积累而愈发深刻。

这些典籍,虽然不是专门记载矿物知识的,但其中的一些零散线索,也都给后人留下了不小的启迪。原因无它,想要准确制造出合金,就要熟悉各种矿物的具体属性。

比如炼锌术的掌握,便经历了一个漫长的时间。尽管之前的人们对于锌这种金属的认识还不够全面,但有了前人的笔记,他们自然能省下相当一部分苦功,从而高效地确定锌的属性。

虽说当时没有具体的熔点、沸点等相关概念,但聪明的古人可以根据它表现出的状态,来判断锌此时的特性,从而进行下一步的操作。到了明代中期以后,炼锌术也逐渐普及开来。

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