古代炼丹术中的化学成就.doc

古代炼丹术中的化学成就高度发展的现代化学今天不仅揭开了物质变化的秘密，而且造出了许多自然界本来没有的人造物质，可以说已经达到了古人所梦想的“夺天地之造化”的地步。然而我们知道，这门科学和人类其他知识一样，一开始也是经过了一个幼稚阶段的；这一阶段就是恩格斯称做化学的“原始形式”的炼金术或炼丹术。炼丹术是古人为求“长生不老”而炼制丹药的方术，这种方术在我国起源很早，据《汉书刘向传》载，淮南王刘安（前179-前122）在他的《枕中鸿宝秘苑书》中说，战国时邹衍（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，刘安那部书也早已散佚，内容怎样现在已经无从查考。不过，《战国策》有方士向荆王献“不死之药”的记载，《史记》对秦始皇求“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156-前87）以更大的规模求仙求药，并采纳方士李少君的建议，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。所以历代都出现了许多烧丹炼汞的方术之士，也就是我们今天所谓的炼我国古代的炼丹活动（以锻炼身体为主的“内丹”除外），涉及自然科学的许多不同领域，但是它的主要内容是以下三个方面：第一，用各种无机物，包括矿物和金属，经过化学处理制作长生药的研究：第二，为了研制药用的人造“金”、“银”而进行的冶金技术研究；第三，为了寻求植物性长生药而进行的药用植物研究。炼丹术所追求的目的是荒诞的，所依据的理论也大部分是属于唯心主义和迷信的，这是它在流行一千几百年之后终于让位给本草学（就是包括制药化学在内的中国传统药物学）的原因。不过历代炼丹家在广大劳动人民生产斗争知识的基础上，亲自采药、制药，做了种种实验，在炼丹实践中对自然现象进行观察研究，这就使得他们能在科学技术特别是在化学方面，取得许多重大成就，成为留给后人的宝贵遗产。火法炼丹我国古代炼丹的方法可分火法和水法两种。所谓火法，主要、是带有冶金性质的无水加热法。东汉炼丹家魏伯阳在《周易参同契》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。据晋葛洪《抱朴子内篇》以及比较晚的炼丹著作的记载，火法大致包括缎（长时间高温加热）、炼（干燥物质的加热）、炙（局部烘烤）、熔（熔化）、抽（蒸馏）、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丹砂，就是红色硫化汞，这种研究用的就是火法。红色硫化汞一经加热就会分解出水银（汞），水银和硫黄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。所有这些现象都使古人感到神奇，因此炼丹家一直想利用这些物质制成具有神奇效用的“还丹”，又称“神丹”。《抱朴子金丹篇》说：“神丹既成，不但长生，又可以作黄金。”就是说，这种“神丹”是兼有使人“长生”和“点铁成金”作用的方应灵丹。古代炼丹家为了炼“九转还丹”，把汞的实验反覆做了又做，所以他们对这种变化很熟悉。西汉刘安在《淮南万毕术》中说：“丹砂为澒（汞）。”东汉魏伯阳的《周易参同契》很生动地描写了水银容易挥发、容易和硫黄化合的特性，并且讲到在丹鼎中升华后“赫然还为丹”的过程。晋代葛洪的《抱朴子金丹篇》把这些活总结为一句：“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。”这些说法当然都是他们从长期实验中得出的结论。到了唐代，陈少微《九还金丹妙诀》所载的“销汞法”（用汞和硫黄制丹砂法），已经相当精确细致，汞和硫的分量有一定的比，加热有一定的火候，操作有一定的程序，最后达到“化为紫砂，分毫无欠”（紫砂就是丹砂）的结果。这样的方法，和近代化学相比可说已经差不太远。红色硫化汞有天然和人造的两种、天然产的就是丹砂（湖南辰州产的叫辰砂），人造的叫银朱或灵砂。人造红色硫化汞是人类最早用化学合成法制成的产品之一，这是炼丹术在化学上的一大成就。由于炼丹家从很早的时代起便研究水银的变化，他们对水银的其他化合物也是有研究的。例如，唐人炼丹著作《太清石壁记》有“造水银霜法”（水银霜就是升汞或氯化亚汞）：先把水银和锡以不同温度分别加热，使成锡汞齐，然后捣碎加盐，和以太阴玄精（氯化镁）、敦煌矾石（粗石膏）或绦矾（含铁粗石膏），用朴硝未（硫酸钠）覆在上面，加热七昼夜。我们现在看来，汞和氯化钠、硫酸钠共热是能生成氯化汞的，氯化汞和多余的汞再起作用，就会生成氯化亚汞。这个方法很复杂，后世生产水银霜的方法已经比较简单了。关于汞和其他金属形成汞齐的作用，古人在炼丹实践中早就注意到了。魏伯阳所谓“卒得金华，转而相亲，化为白液、凝而至坚”，说的就是汞的这种作用。他们制成的汞合金，除锡汞齐以外，还有金、银、铅等金属的汞齐。刘安的《淮南子修务训》说，“明镜”要“粉以玄锡”，”玄锡”就是铅汞齐，古时用作制铜镜时候的抛光剂。南北朝时期的陶弘景说：水银“能消化金、银使成泥，人以镀物也。”这说明制作金银汞齐的方法在南北朝的时候已经普遍用于生产。宋人《诸家神品丹法》中有“化庚粉法”，就是利用金汞齐制造金粉的方法：先制成金汞齐，再加入食盐，然后蒸发掉水银，溶掉食盐，留下来的就是粉未状的黄金。宋人《感气十六转金丹》书中有“十四转紫河车法”：丹砂四两，雄黄四两，生汞二两，同研成粉未，在丹炉中密闭加热六十日，就成所谓“紫河车”。用少许紫河车可以“干汞一两，其色转黄”。有人这样解释这一反应：三种药物加热以后可能形成一种红褐色的固体溶液（紫河车），取少量这种固体溶液加入水银中，可能又使水银变成一种黄色固体溶液。不难理解，古代炼丹家研究汞的这种反应，也是为了寻求一种能“点”水银成黄金的“神丹”。在当时的条件下，他们这种想法是不能实现的，但是他们的实践却扩大了人类对自然现象的认识。金属铅和它的化合物在我国出现很早，我国劳动人民大约在，汉代以前已经在制造化妆用的胡粉，就是碱式碳酸铅（胡粉是糊面的粉，不是胡人的粉，见汉刘熙：《释名》）。“胡粉投火中，色坏还为铅”（《周易参同契》），这种变化引起了炼丹家的注意，把它当作重要研究对象之一。他们除用铅制造铅汞齐外，还用它制备黄丹，就是四氧化三铅。《抱朴子黄白篇》说：“铅性白也，而赤之以为丹；丹性赤也，而白之前为铅。”这是说铅木止用来制作白色的胡粉。而且还可以用来制作赤色的黄丹，把黄丹投入火中，也一样会“色坏还为铅”。比较晚的炼丹家对铅的化合物还有许多研究，例如唐代清虚子的《铅汞甲庚至宝集成》中有“造丹法”，用铅、硫、硝三种物质经过溶化和“点醋”等手续，可以制得一种叫作“黄丹胡粉”的粉未，可能是不纯的醋酸铅。“金性木败朽，胡为万物宝。”（《周易参同契》）炼丹家认为服用金银矿物等“不败朽”的东西，可以使人的血肉之躯也伺样“不败朽”，因此他们不仅要设法服用这些东西，还要用人工方法炼制药用的金、银。从汉朝的刘彻、刘安开始，许多帝王将相豪门贵族都曾经招致炼丹家替他们炼金。这一目的在那时是不可能实现的，但是他们在劳动人民生产经验的基础 上，在冶金方面的确有不少发明创造。葛洪在《抱朴子黄白篇》中说，在他的时代，炼丹 家有《神仙经黄白之方》二十五卷，共一千多首方子；另外还有《黄白中经》等书，讲的 都是炼“金”、“银”的方法，就是所谓“黄白术”。他还提到锡、铅、汞等可以用药物化为“金”、 “银”，说明晋代炼丹家已经能利用各种贱金属制成各种黄色或白色的合金。南北朝时期陶弘 景在《名医别录》中说，雄黄“得铜可作金”，说明那时炼丹家已知利用含砷矿物炼制铜砷合 金。到唐、五代时期，据《宝藏论》所载、当时市面上曾经流行假金十五种，假银十二种， 都是用药物“点”、“化”而成。这种炼金活动在我国古代曾经盛极一时，直到宋代还没有结束， 宋真宗赵恒（968—1022）就曾命方士王捷替他用铁炼制“鸦觜金”，铸成“金”龟、“金”牌赐 给近臣。 炼丹家对于硫黄、砒霜等具有“猛毒”的金石药，在使用之前要先用烧的的方法“伏”（驯 服）一下，使它们失去或减少原有的毒性。这种手续叫做“伏火”。“伏火”法起源很早，方法 有时只用火煅烧，有时另加其他易燃的药物。唐初孙思逸（581-682）有“伏硫黄法”：硫黄、 硝石各二两，研成粉未放石锅中，用皂角（含碳）三个引火，使硫和硝起火燃烧，火熄后再 用生熟木炭三斤来拌炒，到炭消三分之一为止。唐宪宗元和年间（公元806 年到820 炼丹家清虚子有“伏火矾法”，所用药物是硝石、硫黄备二两，马兜铃（含碳）三钱半，和孙思邈“伏硫黄法”用药几乎完全相同。伏火的方子都含有碳素，而且伏硫黄要加硝石，伏硝石 要加硫黄，可见炼丹家是有意使药物容易起火燃烧，以去掉它们的“猛毒”的；不过现在从化 学上看，这种处理手续的目的是不很明确的。但是，由于经常因给药物“伏火”而引起丹房失 火的事故，却使唐代炼丹家取得一项重要经验，就是硫、硝、炭三种物质可以构成一种“火 药”。大约在晚唐时候，这一配方已由炼丹家转入军事家之手，这就是我国古代四大发明之 一的黑色火药。 火法炼丹的另一重大成就，是单质砷的制备。葛洪《抱朴子仙药篇》记载了六种处理 雄黄的方法，最后一法是用硝石、玄胴肠（猪大肠）和松脂“三物炼之”，雄黄（As2S2）和 硝石（KNO3）同炼，可收集到三氧化二砷（As2O3），再先后用含碳的猪大肠和松脂炼两次， 就被还原成为纯净的单质砷。这是世界最早的制备单质砷的方法，比公元十三世纪日耳曼的 1280）制取砷的方法早九百年。水法炼丹 古代炼丹家对于金石药，一方面要把它们炼成固体的丹，另一方面又要把它们溶解成为 液体。因此他们在溶解金石药的长期实践中，对水溶液中的复杂反应也取得了相当丰富的经 验性知识。《道藏》洞神部众术类有《三十六水法》，可能是晋代以前的著作，保存了古代炼 丹家溶解三十四种矿物和二种非矿物的五十四个方子。《抱朴子金丹篇》也记载有许多同类 的丹方。这些古方再加上唐宋时期的记载，使我们今天还可以略知古代水法炼丹的大概。 水法炼丹处理药物的方法，大约有下列几种：化（溶解，有时也指熔化），淋（用水溶 解出固体物的一部分），封（封闭反应物质，长期静置或埋于地下），煮（在大量水中加热）， 熬（有水的长时间高温加热），养（长时间低温加热），酿（长时间静置在潮湿或含有碳酸气 的空气中），点（用少量药剂使大量物质发生变化），浇（倾出溶液，让它冷却），渍（用冷 水从容器外部降温），以及过滤、再结晶等。 用水法制备药物，首先要准备华池，就是盛有浓醋的溶解槽（有时用缸、盆等代替）， 醋中投入硝石和其他药物。硝石，古书中原作“消石”，因为它能“消七十二种石”，在我国炼 丹术中非常重要。它在酸性溶液中提供硝酸根离子，起类似稀硝酸的作用，所以许多金属和 矿物都可以被它溶解。我国古代炼丹家有意识地在醋酸中加入硝石，按近代化学的观点来看， 这是把酸碱反应和氧化还原反应统一起来加以运用，在化学史上是一种创造，就是在今天也 不失为一种有用的方法。 炼丹家在华池中溶解金石药，有些反应相当复杂，在近代化学出现之前能使用那样复杂 的化学方法，是值得注意的。现在举例如下： 黄金的溶解《抱朴子金丹篇》有“金液方”，用来溶解金的药物除醋、硝石、戎盐等以 外，还有一种“玄明龙膏”，据唐人梅彪《石药尔雅》的记载，这一名称可以代表水银，也可 以代表醋（玄明）和覆盆子（龙膏）。按照《金丹篇》的说法，只要把黄金连同药物封在华 池中静置一百日，就会慢慢溶解而“成水”。现代实验化学告诉我们，金的化学性质根不活泼， 用一般化学方法是不能使它溶解的，只有下列四种方法例外： 第一，溶于王水、无水硒酸和其他能产生氯、溴、碘的浓酸混合