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“天工开物”中的化学史料
l
、《天工开物》蕴涵着丰富的化学史料
1637
年
(
明崇祯
19
年
)
宋应星的《天工开物
》一书刻板刊行，三百多年来《天工开
物》的各种版本广为流传，蜚声国内外。《天工开
物》全面系统地总结了明代农业和手工
业领域内的生产技术，是我国乃至世界科学技术史
上一部极有价值的科技著作。虽然《天
工开物》不是一本化学专著，但如果从化学的角度
去审视这部百科全书式的古籍，不难发
现，书中蕴涵的化学史料极为丰富。全书共
18
卷，与化学关系比较密切就有
12
卷，占到
全书的三分之二，涉及冶金化学、染色化学、酿造化学、炼丹
化学、陶瓷化学等方面，它
们是：
第
2
卷《乃粒》：记述农作物生产种植
情况涉及土壤改良。
笫
3
卷《彰施》：记述从植物提取染料，颜色配制及拼色。
< br>第
5
卷《作咸》：记述海盐、井盐等五种食盐的生产。<
/p>
第
6
卷《甘嗜
》：涉及甘蔗制糖过程的脱色、结晶。
第
7
卷《陶埏》：介绍陶瓷烧制。
第
8
卷《冶铸》：记述钟鼎、钱币铸造等工艺。
第
10
卷《锤锻》：记述铁
、铜及其合金的冶炼，金属的冷、热处理。
第
12
卷《燔石》：记述石灰、煤炭、矾、硫磺等矿物的开采。
< br>
第
14
卷《五金》：记述金、
银、铜、铁、锡、铅、锌等金属的开采和冶炼。
第
15
卷《佳兵》：记述硝石的生产及火药的配制。
第
16
卷《丹青》：记述墨和朱红的生
产过程，涉及银朱、水银的炼制。
第
17
卷《曲蘖》：涉及酒药的焙制。
2
、化学物质及其性质
全书涉及化学物质较多，除金、银、铜、铁、锡、铅、倭铅
(
即锌
)
、水银、炭、石亭
脂<
/p>
(
即硫
)l0
种
单质以外，还有大量的化合物、混和物，下表仅是一些比较明确的化合
物：
宋应星对一些化学物
质进行分类，如钢铁的分类：“凡铁分生、熟：出炉未炒则生，
既炒则熟。生熟相和，炼
成则钢”；煤的分类：煤按块度和火焰分明煤、碎煤和末煤；铜
合金的分类：按铜和锌不
同成分配比分为黄铜、低器铜和熟铜等等。
同时宋应星对化学物质的诸多性质作了比较到位和详细的描述。
2. 1
延展性
如“凡金箔，每金七厘造方寸金一千片”，据算厚度只有
0.14
< br>微米，还说“金性又
柔，可屈折如枝柳”，突出地说明了黄金良好的延展性和古代
黄金加工工艺的精湛水平。
2.2
颜色和光泽
< br>如硫酸铜“石胆，故绿色带宝光”。比重：“凡金质至重。每铜方寸重一两者，银照
依其则寸增重三钱；银方寸重一两者，金照依其则寸增重二钱；”运用比重法来说明单位
体积中的物质质量，已有了密度的初步概念。
2.3
比色
在《五金·黄金》讲到黄金“其
高下色，分七青、八黄、九紫、十赤，登试金石上，
立见分明。”这种用试金石对黄金纯
度判别的比色已有比色分析法的原理。
2.4
溶解性
“凡盐，见水即化”和消石“以其入水即消溶，故名日消”，强调了食盐和硝酸盐的
易
溶性。而“凡石灰，
经火焚炼为用。成质之后，入水永劫不坏
。”强调了碳酸钙的难溶
性。
甚至对
倭铅
(
即金属锌
)
的外形与铅相似，沸点较低
(907
℃
)
，易挥发
(184aC
就开始挥
发
)
，性质活泼等都作了较准确的描述
：“此物无铜收伏，入火即成烟飞去。以其似铅而性
猛，故名之日“倭”云。”
2.5
金属的活泼性
宋应星比较了金、银、铁、铜、铅、锡等金属的不同活泼程度，记述了利用这种差异
来分离金属。
金银分离：在提炼金银的过程中，在坩埚里
先加入硼砂和铅，将金和银分开。“凡足
金参和伪售者，唯银可入，余物无望焉。欲去银
存金，则将其金打成薄片剪碎，每块以土
泥裹涂，入坩埚中鹏砂熔化，其银即吸入土内，
让金流出，以成足色。然后入铅少许，另
入坩埚内，勾出土内银，亦毫厘俱在也。”鹏砂
即硼砂，熔点较低，起助熔作用。金的熔
点为
1063
℃，银的熔点为
96l
℃，当金银合金熔化时，
银先被“吸入土内”，分离出金，
再用铅把银从土内勾出。即熔融提取法。
锡中去铅：“售者杂铅太多，欲取净则熔化，入醋淬八九度，铅尽化灰而去
。”利用
醋酸与铅反应生成醋酸铅而除去锡中的铅。
如何分离银中杂入的铅和铜，宋应星记述道：“撤硝少许，而铜、铅尽滞锅底，名日
银锈，其灰池中敲落者，名日炉底。将锈与底同入分金炉内，填火土甑之中，其铅先化，
就低溢流，而铜与粘带余银，用铁条逼就分拨，井然不紊。”
银中去铜也可采用“然铜入银内，使自色顿成红色，洪炉再鼓
，则清浊浮沉立分，至
于净尽云”，这是因为铜易被氧化，而银不易被氧化，通过再次熔
炼，可将铜分离掉。
3
、化学反应及现象的描述
《天工开物》中涉及的化学反应主要有：
3.1
酸碱中和反应
如在《乃粒·稻宣》中提到酸性土壤宜“骨灰蘸秧根，石灰掩苗足。”即酸性土用磷
肥；石灰淹苗足即撒石灰于秧脚，利用石灰的碱性来中和土壤的酸性，是改良土壤的有效
措施。在《甘嗜·造糖》中说：“每计一石，下石灰五合于中”，指的是在酸性的甘蔗汁
中，用相当于其二分之一的石灰将其中和。
3.2
化合反应
如在《丹青·朱》中记述了水银与硫生成硫化汞的反应：“凡将水银再升朱用，故名
日银朱
(
即硫化汞
)
< br>。每水银一斤，入石亭脂
(
即硫磺
)
二斤
..
每升水银一斤，得朱十四
两、
次朱三两五钱。”再如用铅和醋制取胡粉
(
即碱式碳酸铅
)
。
3.3
分解反应
在《燔石·石灰》中说“凡石灰，经火焚炼为用”，即煅烧石灰石，分解产生氧化
钙
。在《丹青·墨》提到的蒸油去烟，由松或油分解成碳黑。用朱砂升炼得到水银和硫等
都
属分解反应。
3.4
置换反应
在《燔石·胆矾》中说“铁器淬于胆矾水中，即成铜色也。”胆矾水为硫酸铜溶液，
将加热的铁放入硫酸铜溶液中，铁就置换出铜。用葱汁
(
碳
)
拌入黄丹
(
氧化
铅
)
还原出铅是
置换反应。再如在《五
金·锡》中说到用醋除去锡中杂铅：“售者杂铅太多，欲取净则熔
化，入醋淬八九度，铅
尽化灰而去。出锡唯此道。”即用醋除杂铅，铅与醋酸生成醋酸铅
的反应，也属置换反应
。
值得注意的是有些化学现象和化学原理也已被宋应星提到：
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