考向 06 化学与传统文化 一、常考经典史籍材料归纳 1、《汉书》中“高奴县有洧水，可燃”，沈括在《梦溪笔谈》对“ 洧水”的使用有“予知其烟可用，试扫其烟为墨， 黑光如漆，松墨不及也，此物必大行于世”“洧水”的主要成分是石油、烟的主要成分是炭黑 2、《抱朴子内篇·黄白》中“曾青涂铁，铁赤如铜”，其“曾青”是可溶性铜盐 3、东汉成书记载有“石胆化铁则为铜”的石胆是硫酸铜，该方法开创了人类文明史上湿法冶金(铁)的先河 4、我国晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》一书中记载有“丹砂烧之成水银，积变又还成”，丹砂是红色的 硫化汞 5、早在古代，我国人民就积累了不少对化学物质变化的认识。例如，晋代炼丹家、医学家葛洪所著《抱朴子》 一书中记载有“丹砂烧之成水银，积变又成丹砂”。这句话中的丹砂指的是 HgS 6、《本草纲目》中“冬月灶中所烧薪柴之灰，令人以灰淋汁，取碱浣衣”里的“碱”是 K2CO3 7、《本草纲目》“(火药)乃焰消、硫磺、山木炭所合，以为烽燧 诸药者”，利用 KNO3 的氧化性 8、《天工开物》中“凡石灰，经火焚炼为用”里的“石灰”指的是 CaCO3 9、《天工开物》记载:“凡研消不以铁碾入石臼，相激火生，祸不可测”说明 KNO3 研磨能易分解 10、《本草经集注》中区分硝石(KNO3)和朴消(Na2SO4)的方法：“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”，这是利用 了焰色反应 11、《本草经集注》中区分硝石和朴消:“以火烧之，紫青烟起，乃真硝石也”利用焰色反应区别硝石(KNO3)和朴 消(Na2SO4) 12、《神农本草经》中“水银……熔化还复为丹”里的“丹”是 HgO 13、《本草图经》中“绿矾形似朴消(Na2SO4·10H2O)而绿色，取此物置于铁板上，聚炭，封之囊袋，吹令火炽， 其矾即沸，流出，色赤如融金汁者是真也”里的“绿矾”是 FeSO4·7H2O，描述了绿矾受热分解的现象 14、公元前 200 多年写成的《山海经》记述:“……令丘之山。无草木，多灰。”这些都说的是天然气露到地面后 ， 发生燃烧的现象 15、《梦溪笔谈·器用》中“古人以剂钢为刃，柔铁为茎干，不尔则多断折”里的“剂钢”是铁的合金。 16、《开宝本草》记载:“硝石，所在山泽，冬月地上有霜，扫取以水淋汁后，乃煎炼而成”涉及物质的溶解、蒸 发、结晶 17、《集注》:“鸡屎矾不入药用，惟堪镀作，以合熟铜；投苦酒(醋)中，涂铁皆作铜色，外虽铜色，內质不变” 中鸡屎矾指碱式硫酸铜或碱式碳酸铜 18、《新修本草》是我国古代中药学著作之一，记载 844 种，其中关于“青矾”的描述为:“本来绿色，新出窟未见 风者，正如琉璃……，烧之赤色……”“青矾”的主要成分为 FeSO47H2O 19、1856 年，英国传教士威康臣先生在译著《格物探源》中提到：“天地万物皆以六十四种元质配合而成，如金 银铜铁养轻淡炭等皆是元质，皆由微渺而造”，微渺即现代之原子、元质即现代之元素、养、轻、淡即氧、氢、 氮三种元素 20、我国明代本草纲目中收藏药物 1892 种，其中烧酒条目下写到:自元时创其法，用浓酒和糟入甑，蒸令气上 ……其清如水，味极浓烈，盖酒露也。这里所用的法是蒸馏 21、我国清代本草纲目拾遗中记载鼻冲水，写到:贮以玻璃瓶，紧塞其口，勿使泄气，则药力不减，气甚辛烈， 触人脑，非有病不可嗅……,虚弱者忌之。宜外用,勿服……这里的鼻冲水是指氨水 22、青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，屠呦呦对青蒿素的提取属于物理变化中的溶解 23、霾尘积聚难见路人，雾霾所形成的气溶胶有丁达尔效应 24、熬胆矾铁釜，久之亦化为铜，该过程发生了置换反应 25、中国丝绸有五千年的历史和文化。古代染坊常用某种“碱剂”来精炼丝绸，该“碱剂”的主要成分是一种盐，能 促进蚕丝表层的丝胶蛋白杂质水解而除去，使丝绸颜色洁白、质感柔软、色泽光亮。这种“碱剂”是草木灰 26、《本草衍义》中对精制砒霜过程有如下叙述：“取砒之法，将生砒就置火上，以器覆之，令砒烟上飞着覆器， 遂凝结累然下垂如乳，尖长者为胜，平短者次之。”文中涉及的操作方法是升华 二、中国古代化学的工艺简介 1、中国古代的冶金化学 (1)胆铜法 ：用胆水炼铜是中国古代冶金化学中的一项重要发明。这种工艺是利用金属铁将胆矾溶液中的铜 离子置换出来,还原为金属铜,再熔炼成锭。早在西汉时就已有人觉察到这一化学反应，《淮南万毕术》、 《神农本草经》就提到：“白青（碱式碳酸铜）得铁化为铜”，“石胆……能化铁为铜”。 (2)淘冶黄金 ：黄金都是以游离状态存在于自然界，分沙金和脉金（小金）两种。历史上的早期采金技术都 是“沙里淘金”。例如，《韩非子·内储说上》提到“丽水之中生金”。 (3)炼银：银虽有以游离状态或银金合金状态 (黄银)存在于自然界的,但很少，主要以硫化矿形式存在 ,并多与 铅矿共生。中国大约在春秋初期才开始采集银，东汉时期发明了以黑锡（铅）结金银的“灰吹法”。明代著 作《菽园杂记》、《天工开物》中有翔实记载。 (4)炼汞 ： 在自然界中虽有游离态汞存在,但量很少,主要以丹砂（硫化汞）状态存在。方士们在密闭的设备 中升炼水银，先后利用过石灰石、黄矾、赤铜、黑铅、铁和炭末来促进硫化汞的分解。南宋时期发明了 蒸馏水银的工艺，设计了专用的装置，《天工开物》中也有类似记载（图 2）。在中国的医药化学中还曾 利用过铅汞齐、锡汞齐。唐代已开始用银锡汞齐作为补牙剂。 (5)黄铜：明代以前，这种合金是利用炉甘石（碳酸锌矿）和金属铜、木炭合炼而成的。这个炼制方法的记 载最早见于五代末期的“日华子点庚法”，是一个炼金术的配方。 (6)炼 锌 ：明初中国已掌握了从炉甘石炼取金属锌的技术，那时称这种金属为“倭铅”。明代著作《天工开 物》中有世界上现存最早的关于炼锌术的文字记载。 (7)镍白铜：镍白铜自古是中国云南的特产。东晋常璩《华阳国志》就已记载：“螳螂县因山名也，出银、铅、 白铜、杂药。”明代云南已大量生产似银的锌镍铜合金，含铜 40％～58％，镍 7.7％～31.6％，锌 25.4％ ～45％,称为“中国白铜” 2、中国古代的酿酒 (1)酿酒起源 ：据《礼记》记载，西周已有相当丰富的酿酒经验和完整的酿酒技术规程，其中“月令篇”叙述 了负责酿酒事宜的官“大酋”在仲冬酿酒时必须监管好的 6 个环节:“秫稻必齐，曲蘖必时，湛炽必洁、水泉 必香,陶器必良,火齐必得，兼用六物。” (2)酿酒：先用米曲霉、黑曲霉、黄曲霉等将淀粉分解(水解)为葡萄糖，称为糖化；再用酵母菌将葡萄糖发酵产 生酒精，发酵后的混合料经过蒸馏，得到白酒和酒糟。 3、中国古代的制糖 (1)饴糖 ： 《诗经》中已有“周原膴膴,堇荼如饴”的诗句，可知西周时已有饴糖。战国时成书的《尚书 ·洪范 篇》有“稼穑作甘”之句。“甘”即饴糖。东汉许慎《说文解字》说:“饴,米蘖煎也。”最早对饴做了解释。《齐 民要术》对饴的制作，分门别类作了阐述 4、汞化学：汞是炼丹术中最重要的金属，因此关于它的化学反应和化合物研究得最多　 (1)硫化汞：中国古代的炼丹家由丹砂(即硫化汞)升炼水银，曾取得丰富的经验。其中由硫黄和水银再升炼出 红色硫化汞这件事，在化学史上有重大的意义：不仅是一项最早的无机化学合成工艺，而且是用合成方法 确定一种物质(丹砂)化学组成的最早范例，也是人类对可逆化学反应认识的开端。葛洪在《抱朴子内篇》 中说“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。这是古代炼丹家对该可逆反应的简单概括。关于合成丹砂的明 确记载,最早见于隋代方士苏元明《太清石壁记》 (现存本为唐人楚泽编)的“太一小还丹方”。在唐代以后的 中国炼丹术著作中“升炼灵砂”仍占重要地位，入明以后称人工升炼的丹砂为“银朱” (2)氧化汞 ：它可能是较硫化汞更早制得的人工制品。《神农本草经》说：“水银……镕 化（加热）还复为 丹。”《黄帝九鼎神丹经》中的“神符”、“柔丹”、“伏丹”都是在土釜中加热水银制得。这些“丹”实际上都是红 色氧化汞，当时人们把它误认作“丹砂”。陶弘景最先明确区分了这两种红色的丹药。明代以后，氧化汞广 泛用作疡科药，称为“红升丹”，因为那时是用水银、硝石、白矾三味混合升炼而成，又称“三仙丹”。它的纯 度很高，不含游离水银　　 (3)氯化汞：它的合成是中国古代汞化学中重大成就之一。氯化高汞俗名升汞，中国古代称为粉霜、霜雪；氯 化亚汞俗名甘汞，中国古代称为轻粉、水银粉。由于它们都是白色结晶，古时常发生混淆。中国古代炼丹 家很早就将水银、硫黄(或直接用丹砂)和戎盐、绿矾（或白矾）一起升炼，以制取甘汞；如配方中再掺入 硝石或胆矾，则可制得升汞。大约前者在东汉时先制得，后者在东晋时制得。这两种人工制品后来都成为 重要的药物，并有多种配方。清代曾把升汞定名为“白降丹” 5、中国古代的铅化学 ：商代的墓葬中发现有各种铅器和铅戈，说明中国当时已会炼制和使用铅。炼丹术 中也常将铅及其化合物作为实验对象 (1)铅粉：中国最早的人工铅制剂是铅粉，即碱式碳酸铅。铅粉的出现可能始自殷代，因为当时用铅器贮酒， 低浓度的酒易发酵变为乙酸，乙酸与铅作用生成的乙酸铅，在空气中吸收二氧化碳后，便会沉积出铅粉。 战国时，铅粉已普遍用作化妆品。《周易参同契》里说：“胡粉（即铅粉）投火中，色坏还为铅”；《抱朴 子·论仙篇》说：“胡粉……是化铅所作。”这说明汉晋之际对铅粉与铅的互变关系已有较多认识。铅粉自 古以来就用作颜料、化妆品和药物；汉代以后又成为制釉原料和炼丹要药 (2)乙酸铅：中国古时称作铅霜，实际上往往是铅粉制造工艺的第一步产物,所以制得可能较早,但关于它的 制备方法的记载则较晚，最早见于唐代问世的一些丹经，称为“玄白”。铅霜之名最早见于北宋苏颂的《图 经本草》 (3)氧化铅 ：金属铅在空气中焙烧即得氧化铅 (PbO)，中国古称黄丹,其色泽金黄，受到早期炼丹家的重视 ,称 为“玄黄”。若将黄丹以猛火加热，即变为橘红色的铅丹 (Pb3O4),秦代已用作红色颜料,因其色红似丹砂,也被 炼丹家视为炼丹大药。汉末或晋代发明了用硝石、硫黄和金属铅炼制铅丹的方法,称为硝黄法,纯度较高。 《名医别录》对该法已有记载。明代又有改进，采用硝石、矾和金属铅合炼的制法，称为硝矾法，生产效 率 大 为 提 高 。 宋 代 以 后 ， 则 普 遍 作 为 灰 吹 法 炼 银 的 副 产 品 而 取 得 6、 中 国 古 代 的 砷 化 学 ： 中国 古代 医药 和炼 丹 术 中很 早就 利用 了含 砷矿 物， 其中 有雄 黄 (As 2 S 2 ) 、雌 黄 (As 2 S 3 )、 礜石(FeAsS)、砒黄(不纯的砒石)等；后来又利用了信石(As 2 O 3 ，信州产者良)。长沙马王堆三号汉墓出 土的帛书所记载的医方中有“冶礜石”和“燔雄黄”，是在空气中焙烧礜石和雄黄，所得升华产物就是人 工 制 造 的