明朝化学

明朝化学

第一节《道藏》中的炼丹术著作

中国古代炼丹家在长期的和大量的炼丹实践中，取得了许多重要的化学成就。他们的工作多记录在历代的炼丹著作里，并辑入《道藏》以传世。可惜的是自唐开元《三洞琼纲》到宋、金、元三代递修本《道藏》，在元代几乎毁损无遗。永乐四年（1406），明成祖朱棣命第四十三代天师张宇初纂修《道藏》，但未能刊刻。直到明英宗正统九年（1444）方始刻板印行，并诏邵以正督校，重加订正，增所未备。《正统道藏》共5305 卷，按三洞四辅十二类分编，以《千字文》为函目，从“天”字至“英”字，分装四百八十函。万历三十五年（1607），明神宗朱翊钧又命第五十代天师张国祥续刻道藏。《续道藏》共一百八十卷，从“杜”字至“缨”字，分装三十二函。据统计，正续《道藏》共收道书一千四百七十六种，其中与炼丹术有关的著作有一百多种。这些著作，如《抱朴子》内外篇、《云笈七签》、《黄帝九鼎神丹经诀》、《太清丹经要诀》、《三十六水法》、《诸家神品丹法》、《真元妙道要略》、《庚道集》、《铅汞甲庚至宝集成》、《太清石壁记》、《丹房须知》、《金石簿五九数诀》等，都保存了大量的炼丹史料，是研究中国古代化学的宝贵文献。这些书大多隐晦难懂，研究难度很大，虽然陈国符《道藏源流考》及其他一些学者的论著做了不少开创性的工作，但未获解决的问题比比皆是。著名化学家卢嘉锡曾指出：“李博士（指英国著名科学史家李约瑟博士）用四册书的篇幅阐述中国炼丹术发展史，从古代丹药一直讲到合成胰岛素，并与阿拉伯、拜占庭和欧洲的炼金术作了对比，内容相当精彩。他的工作展示了中国古代炼丹术在早期化学和早期生物化学方面的成就，同时也表明，这个课题疑蕴尚多，仍然是值得化学史家深入发掘的‘富矿’。”①正续《道藏》所收绝大多数都是明代以前的炼丹术著作。实际上，就化学史而言，明代的一些炼丹术著作，如陈竹泉《黄白直指》、《铅汞奥旨》、《琴火重光》，李文炳《黄白镜》等，也都有一定的研究价值。但总的来说，由于炼丹术本身的局限性，并随着所谓“仙丹”、“灵药”对人体健康的危害及江湖术士点化金银的骗术为更广泛的人们所认识，中国古代炼丹术经过一千余年的发展，到了明代已接近尾声，它作为原始形式的化学的使命，也即将在人们的批判和嘲讽声中终结了。

①卢嘉锡：《李约瑟〈中国科学技术史〉中译本序》，见《中国科学技术史》第一卷，科学出版社、上海古籍出版社1990 年版。

第二节本草学中的化学知识

明代，炼丹术虽已彻底衰落了，但炼丹术的制药化学成就和实验技术仍为医药学家继承和发扬，进一步丰富了中国古代医药学和医药化学的宝库。刘文泰等编纂的《本草品汇精要》和李时珍《本草纲目》是明代本草学的杰出代表，尤其是后者，它不仅是中国古代的一部医药学巨著，同时又是一部包括各门自然科学的内容丰富的博物学全书，其中也包括大量的化学知识。如《本草纲目》所载二百七十六种无机药物，绝大部分载于金石部，其中有非金属元素、金属单质、合金和多种矿物及无机化合物。而无机化合物中则有氧化物、氢氧化物、硫化物、氯化物、硼酸盐、碳酸盐、硅酸盐、硝酸盐和硫酸盐等。

《本草纲目》对药物的来源、性质和鉴别方法大多有明白的记述。从现代化学知识来看，其中多数是相当确切的。例如，关于金的来源和纯度的鉴别，书中指出：“金有山金、沙金二种。其色七青、八黄、九紫、十赤，以赤为足色也”，“［金］和银者性柔，试石则色青；和铜者性硬，试石则有声”。并在此基础上进一步提出了什么是伪金、伪银：“水银金、丹砂金、雄黄金..并药点成者..皆假金也”，“水银银、草砂银、雄黄银..皆以药制成者，皆假银也。”值得指出的是，这种根据在试金石上的擦痕颜色与标准样品颜色相比较而估量金的纯度（成色）和真假的方法，在地质矿物鉴定中至今仍在沿用。关于各种矾类的鉴别，《本草纲目》中也载有十分简便的方法。如石胆“涂于铁及铜上，烧之红者，真也”，“其状如赤石脂有金星者，为铁矾”，绿矾“色绿、味酸，烧之则赤”等等。

《本草纲目》还记载了许多重要无机药物的合成方法。如关于水银霜（轻粉，Hg2Cl2）的制备，其中写道：“用水银一两，白矾二两，食盐一两，同研不见星，铺于铁器内，以小乌盆覆之。筛灶灰、盐水和、封固盆口，以炭打二柱香，取开，则粉升于盆上矣。其白为雪，轻盈可爱。一两汞可升粉八钱。”这里所述不但有工艺过程，而且有反应物的定量关系，所制得物质的纯度也很高，显然这是一种比《本草品汇精要》所载更为简明可行的水银霜制作方法。现代有人依法进行模拟试验，获得很好的结果。

又如铅粉［碱式碳酸铅，Pb（OH）2·2PbCO3］，书中也记有详细的制作工艺：“每铅百斤，熔化，削成薄片，卷作筒，安木甑内。甑下甑中各安醋一瓶，外以盐泥固济，纸封甑缝。风炉安火四周，养一七，便扫入水缸内。依旧封养，次次如此，铅尽为度。”这一反应的实质是铅与空气中的氧和醋酸蒸气作用而生成碱式醋酸铅，进一步在空气、水汽、二氧化碳的作用下生成白色的铅粉。这种制铅粉法的原理和步骤与欧洲的荷兰法几乎完全相同，但要早近一百年。

《本草纲目》在叙述药物的制作过程中，还提到了水浴加热、蒸馏、冷凝、蒸发、干燥、升华、重结晶、沉淀、洗涤、过滤、灼烧等一系列化学实验操作技术。这些方法至今仍在化学实验中沿用。追本溯源，中国古代医药学无疑对近代化学发展作出了不可磨灭的重要贡献。

第三节西方化学知识的传入

明中叶万历以后，欧洲耶稣会士利玛窦、邓玉函、汤若望等陆续来华。

这些传教士传入了一些西方科学技术知识，其中也包括化学知识。但当时传入的化学知识在数量上要比数学、天文历法、地理、机械和火器等要少得多，并且由于近代化学在西方尚未建立起来，所以传入的内容也只是属于古典化学的范围。

在明代传入的西方化学知识中，最重要的是关于无机酸（硝酸、盐酸和硫酸）的认识和制作方法。中国古代炼丹家和医药学家早已熟悉并实际应用了制造无机酸所需要的基本原料，如硝石（硝酸钾，KNO3）、绿矾（硫酸亚铁，FeSO4·7H2O）和食盐（氯化钠，NaCl）等，也具有相应的设备和技术手段，因此，他们在实践活动中完全有可能自觉或不自觉地制得无机酸，但遗憾的是迄今尚未在丹书、本草书或其他著作中找到有关无机酸的明确记载。从现有资料来看，中国最早记述无机酸的是徐光启的一篇手稿《造强水法》①。据研究，《造强水法》即制硝酸的方法，其原文如下：“绿矾五斤（多少任意），硝五斤。将矾炒去，约折五分之一。将二味同研细，听用。次用铁作锅，约乘（盛）药外，尚有空。锅口稍敛，以承过筒。另用内外有油（釉）大坛一具，约乘（盛）四五十斤者则不裂。以玻璃或瓷器为过筒，一端合于锅口，一端合于坛口。铁锅置炭炉上。坛中加水如损绿矾之数，如矾折一斤则加水一斤也。次以过筒接锅坛二口，各用盐泥固济。锅下起火，初四刻用文火，渐加武火，满二十四刻灭火，取起冷定，开坛则药化为水，而锅亦坏矣。用水入五金皆成水，惟黄金不化水中，加盐则化。化过它金之水，加盐则复为砂，沉于底，惟黄金不能成砂必以酒靛（点）之。..强水用过无力，或有它物杂之，仍用前之器制，则复为水，滓留于锅矣。盛水坛下宜置一缸，恐一时迸破，水犹在缸也。”②“强水”一词是意译的名词，其拉丁文原文指的就是硝酸。徐光启在这里记述了硝酸的性质、制备方法和操作时应注意的事项。这是中国化学史上关于硝酸的最早记载。从当时的背景看，这种方法无疑是西方传教士介绍过来的。

方以智《物理小识》提到：“有■水者，剪银块投之，则旋而为水。倾之孟中，随形而定。复取硇水归瓶。其取硇水法，以玻璃窑烧一长管，以炼砂，取其气。道未公为予言之。”

①道未是汤若望的字，因此这是汤若望向方以智介绍的一种制取无机酸的方法。“■”就是硇砂（氯化铵，■NH4Cl）。但这段记载过于简略，难于借以判断硇水（或■水）是什么物质。有学者认为，如将硇砂加入较浓硝酸（强水），则可得到王水，因此才能对贵金属（金、银）起溶解作用。也有学者认为，如将硇砂加入绿矾蒸馏，则可得到盐酸②。究竟何者为是，尚有待进一步研究。方以智《物理小识》还提到：“青矾厂气熏人，衣服当之易烂，栽木不