浅谈中国古代工艺中的化学

浅谈中国古代工艺中的化学
作者：史盼刁博雅
来源：《教育实践与研究·中学课程版》2024年第05期
摘要：中国古代化学主要以实用为目的，在中学化学教学中渗透中国古代化学的知识，使学生在学习化学之初，学习古人利用火及燃料、多姿多彩的陶瓷艺术、金属及合金的冶炼工艺、从大自然中提取的天然染料等科学史，以充分了解中国古代化学工艺，增强民族自信，发扬中华优秀传统文化。

关键词：中学化学；中国古代化学
中图分类号：G633.8 文献标识码：A 文章编号：1009-010X（2024）14-0059-03
化学作为一门独立的学科虽然历史较为短暂，只有几百年，但在中华文明数千年的历史长河中，勤劳的中华民族从不断地辛勤劳动中探索并利用化学变化，创造新物质，改善生产生活方式。

古代化学又称为古代实用化学，其独特的魅力传承千年，遍及万户，或记录在史料中，或留存在各地出土的文物中。

中学是学生学习化学学科的开端，如果学生在开始学习化学时，就可以充分了解中国古代化学工艺，不仅能够加深对化学学科的兴趣和理解，还能感受中国古人的智慧美、劳动美、工匠美，增强对中国优秀传统文化的热爱与自信。

一、能量
（一）火的发现
中国古代有两个关于火的传说——女娲留神火于人间、燧人氏钻木取火，二者都生动形象地描述了火的来源，同时也反映了人们对火的渴求与热爱。

燧人氏发明火石、火镰、火绒取火的方法更是延续到了清朝，其原理是使用火镰刀敲打火石，敲打产生的火星引燃火绒再进行取火，整体装置精致小巧，便于随身携带。

火折子作为影视剧中的常客，是指在木管里加入硫磺、硝以及棉花等可燃物取火，火折子取火方便且易保存。

“阳燧”取火的原理则是利用内凹的铜镜聚光作用，使可燃物温度升高取火。

这些都是使用化学知识的早期写照。

（二）燃料的利用
中国是最早开始使用化学燃料的国家。

对于燃料，多本古书均有记载，“女儿之山，其上多石涅”出自《山海经》；“泽中有火”“上火下泽”出自《易经》；“石出泉水……其水有肥，燃之极明，不可食，县人谓之石漆”出自《后汉书·郡国志》。

“石涅”是指煤，亦有文献将其称为“乌金”“石炭”等；“泽中有火”指湖泊上有可燃气体甲烷；“石漆”则指石油，亦有文献将其称为“石脂”“猛火油”等。

火的发现与使用使得人们可以利用化学手段制陶烧瓷、金属冶炼、药物提取、谷物酿造等。

这为化学工艺的开始与革新奠定了基础，促使人们开始关注温度提升、供氧量的控制与提高等方向，从而更好地促进化学工艺设备的改革与创新。

古代劳动人民通过这些生产活动，充分认识自然规律，利用自然规律，创造物质，提升生活质量。

二、陶瓷
“雨过天青云破处，这般颜色做将来”出自后周世宗柴荣，记载于明代谢肇淛的《五杂俎》，描述的是汝窑的“天青色”；“白瓷梅瓶，素润如玉”出自明代文征明的《题白瓷梅瓶》，描述的是素雅的白瓷。

陶瓷工艺在中国已有一万多年的历史，中国是世界上最早发明瓷器的国家。

制陶原料主要是黏土，其中的硅酸盐物质经高温焙烧转化为玻璃相黏结成坚硬的新物质——陶瓷，其制备工艺的演变历经红陶、彩陶、灰陶、黑陶、白陶、印纹硬陶、釉陶等，后来发展出了质地更加细腻、色彩更加丰富的各种瓷器。

陶瓷的色彩绚丽深厚，以唐三彩最为典型，其色彩的形成主要来源于焙烧过程中添加的含铁、铜、钴、锰等元素的物质，并且工匠们在不断尝试烧制的过程中发现不同氧化物，烧制出的颜色也各有不同，如控制焙烧时的供氧量，供氧充足时产生的氧化焰可烧制成产生含Fe2O3较多的灰黄色或褐色陶瓷，供氧不足时产生的还原焰则可烧制成产生含FeO较多的青色陶瓷，再如含孔雀石的绿色，含铅白Pb3（OH）4CO3的白色等等。

陶瓷工艺的复杂多样、精益求精体现了中华民族的工匠精神。

我国的陶瓷经“丝绸之路”广泛传播到世界各地，我国的瓷器之名就此传播到世界各地。

作为三大传统硅酸盐产品之一的陶瓷至今应用也十分广泛，景德镇、宜兴、唐山等陶瓷产地广负盛名，慕名而来者络绎不绝。

中华民族也在与其他民族的交流中，不断学习并改进工艺技术，丰富自己的物质和精神财富，清代被称为稀世珍宝的珐琅彩瓷器便是借鉴欧洲装饰艺术与中国传统瓷器技术相结合创造性地开辟了色彩艳丽、浓厚、极具艺术价值的新工艺。

三、冶金
“曾青得铁则化为铜”出自《淮南万毕术》，“曾青（又称白青、空青）”指碳酸铜类化合物，其制铜原理为Cu2++Fe=Cu+Fe2+，是世界湿法冶金的起源。

中国的青铜器见证了历史，也承载了人类的智慧。

最早的铜器为天然铜，含铜量约为99%，因其质地柔韧易捶打塑型，被人类选中作为制作金属器具的开端。

人类真正意义上使用铜则是从矿石中冶炼金属开始，人们从发现天然铜器生锈产生的绿色铜锈与一些矿石，如孔雀石十分相似，突发灵感，开始冶炼工艺。

中国古代冶金还包含金、银、铁、锌、锡、汞等，冶炼方法根据金属性质各不相同。

“沙里淘金”是利用金的密度较大这一规律，从自然界中分离得到。

“千锤百炼”“百炼成钢”则是通过块炼铁法将木炭和铁矿石高温下焙烧，利用CO还原性将铁矿石还原得到含杂质较高的铁后，历经反复锤打，从而提高钢铁的质量的工艺。

《天工开物》中记载“炉甘石十斤，装载入一泥罐內，……然后逐层用煤炭饼垫盛，其底铺薪，发火煅红，……冷淀，毁罐取出，……，即倭铅也”（炉甘石的主要成分为碳酸锌，泥罐中掺有煤炭），火法炼锌的原理为ZnCO3+2C Zn+3CO↑。

《梦溪笔谈·器用》中记载“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折。

”古代人用剂钢作剑刃，用柔铁作剑身，如果不这样就容易断折。

这体现出古人对合金及金属单质的性质已经有了比较全面的认知，“剂钢”为合金，硬度高，可作剑刃；“柔铁”为金属单质，硬度小，可作剑身。

前西周《考工记》更是详细记载铜锡合金比例，“六分其金而锡居一，谓之钟鼎齐。

五分其金而锡居一，谓之斧斤齐。

四分其金而锡居一，谓之戈戟齐。

三分其金而锡居一，谓之大刃齐。

五分其金而锡居二，谓之削杀矢之齐。

金锡半，谓之鉴燧（铜镜）之齐。

”铜中加入锡能够降低熔点，增加硬度，便于冶炼浇筑，提高性能。

《物理小识》中记载“以汞和金涂银器上，成白色，入火则汞去而金存，数次即黄”，该过程描述的是鎏镀工艺，利用金汞合剂中汞的沸点低易汽化的特点，将金均匀的镀在银器上，形成了金包银的效果，河北满城汉墓出土的长信宫灯即为典型代表。

四、颜料
《千里江山图》是宋代著名画作，中国传世名画。

其青绿山水的色彩历经千年不变，极具欣赏价值。

其中青绿颜色均源于矿物颜料，绿色源自孔雀石颜料，蓝色源自蓝铜矿颜料。

矿物颜料，又称“石染”，因其性质稳定，不易变质，故而可以长久留存。

《天工开物》中记载：“金黄色（栌木煎水染，复用麻稿灰淋，碱水漂）……象牙色（栌木煎水薄染，或用黄土）。

”其中涉及的有机色素在碱性环境（碱水多指碳酸盐，如草木灰为碳酸钾）中呈金黄色，酸性环境中呈现象牙色，该原理为改变介质的酸碱性促使化学平衡的移动，这是有机染料（又稱“草木染”）的代表。

敦煌壁画所使用的颜料超过30种，色彩鲜丽多样，具有代表性，其中包括无机矿物颜料、金属颜料以及有机天然颜料。

无机矿物颜料大多是直接将有颜色的矿石研磨加工而成，有机染料则是利用天然植物制成，如红色的红花、苏木，蓝色的靛蓝，黄色的藤黄、栀子等等，是中国传统服饰最早的色彩来源。

《尔雅·释器》中讲染红色，“一染縓，再染赪，三染纁”，指因植物染料与明矾对纤维素亲和力低，故需经过反复数次工序，染出较深红色。

金属颜料主要指金和银，它们具有独特的光泽感，最早用于器物、壁画等，不同颜料的使用为现代工笔画的发展奠定了基础，由此发展而来的切金法、雕金法、洒金法、烧箔法等丰富了绘画的色彩与形式。

中国古代实用化学虽没有作为独立学科进行研究，但在历史长河中不断演变革新，尤其是很多化工工艺在古时已经炉火纯青，如造纸术、黑火药炼制、酿造工艺等。

但历史中的工艺仍
存在很多需要研究和探索的内容，如“越王勾践剑”独特的防腐技术到现在仍旧存在很多谜题，医药古籍还需更多研究与探索。

屠呦呦受《肘后备急方》“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之”的启发，经过反复试验，最终提取出的青蒿素作为治疗疟疾的药物为世界人民做出了巨大贡献，可见古代科技中存在着丰富的物质与精神财富。

文物与史料均属于历史学、考古学研究范畴，笔者只是浅层学习了相关文章与书籍，文中所列知识不免片面，相关专业术语可能有待纠正。

笔者期望在学生学习化学之初，能够有意识地学习、渗透、挖掘古代化学工艺原理，充分了解古代工艺，增强民族自信，发扬中华优秀传统文化。

参考文献：
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［2］汪朝阳，肖信.化学史人文教程［M］.北京：科学出版社，2010.
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［4］周嘉华.文物与化学［J］.东方出版社，2000.
［5］傅丽云.论现代中国重彩画绘画颜料的应用、传承与发展［J］.吕梁学院学报，2013，3（06）：17～19.
［6］田雨.《时光·印记》系列作品中金属颜料的应用研究［D］.湘潭：湖南科技大学，2024.。