炼丹制药

我国古代金丹家们为了研究金石药，不辞辛苦，甘冒风险，长年累月置身于被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化学实验室”中，应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验教训。

金丹家们制造出很多化学药剂，其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。还创造了许多技术名词，写下了许多著作。正是这些理论、化学实验方法及炼丹、炼金著作，开挖了化学这门科学的先河。

黄白术中的化学成就

黄白术，即炼金术、外丹术，以人工制造声称服后不死成仙的丹药为主。企图通过药物的点化，变普通金属为“药金”或“药银”。

千百年来，我国古代金丹家虽然没有实现变普通金属为贵金属的设想，但经长期的实践，却对古代冶金学、合金学作出了贡献，被称为“现代化学的先驱”。

武功盖世的神射手大羿有一次率众徒外出狩猎，把爱妻嫦娥独自留在家中。大羿的徒弟逄蒙早就觊觎大羿的长生不老药，于是就在大羿出猎时心怀鬼胎地假装生病，留了下来。

大羿率众人走后不久，逄蒙手持宝剑闯入内宅后院，威逼嫦娥交出长生不老药。嫦娥被逄蒙逼得没有办法，只好在紧要关头取出长生不老药一口吞了进去。

没想到刚刚吞下丹药，身体就飘然而起，飞落到离人间最近的月亮上成了仙。

大羿得知嫦娥吞药飞月后无比心痛，于是对着皎洁的月光，摆上香案，放上嫦娥平时最爱吃的蜜食鲜果，遥祭在月宫里眷恋着自己的嫦娥。据说中秋节拜月的风俗就是由此而来。

嫦娥吞服的所谓长生不老药，是古代金丹家经过无数实验炼成的“仙药”。据说人食后就可以“长生不老”。其实这是没有科学根据的，不过古代金丹家为求长生而进行的实验，在化学领域有许多创建倒是真的。

事实上，古代无数的金丹家在毒气熏蒸的丹炉旁耗尽了生命，他们进行了大量实验，积累了大量科学素材，客观上对化学、冶金学、矿物学、医药学及生理学都作出了重大的贡献。

在古代技术条件下，金丹家们企图转变铜、铅、锡、汞为黄金、白银的尝试，当然不可避免地要遭到失败，但他们却制取到了一系列黄色和银白色的金属，他们称之为“药金”、“药银”，从而对古代合金化学作出了贡献。

我国古代的铜砷合金是方士在试炼人造金银的过程中发明的，时间大致在西汉初年。

西汉淮南王刘安主撰的《淮南子》中就有“淮南王饵丹阳之伪金”之说。丹阳郡是当时产“善铜”的著名地区，所谓“丹阳之伪金”当是以丹阳所产之精铜经点化而成的黄色药金。东汉方士狐刚子在其所撰《五金粉图诀》中着重讨论的“三黄相入之道”，就是指用雄雌黄和砒黄使五金转化为药金、药银的方术。

南朝齐梁时期的医药炼丹大师陶弘景在他汇编的《名医别录》中已说及“雄黄得铜可作金”，他又补充说：“以铜为金亦出黄白术中。”

以雄黄点铜所成之金，当为含砷量少的铜砷合金，故呈黄色。后来由于点化技术提高或点化药的改进，才进一步出现了点化砷白铜的技艺。

隋代方士苏元明所撰《宝藏论》中就制取砷黄铜和砷白铜做了经验总结。其大意是用草灰与雄黄、雌黄、砒霜一起加热，便可生成不易挥发的砷酸钾，便可熔化了。它若与铜末、木炭一起加热熔化，便可生成黄色的或白色的铜砷合金，很像黄金和白银。

在《宝藏论》中还记载：当时假金有15种，其中有雄黄金、雌黄金；假银17种，其中有雄黄银、雌黄银、砒霜银等。

苏元明是隋代著名的炼丹家，也曾经学道于茅山，自己宣称得司命大茅君真秘。可见，以含砷矿物点铜为金、银的方术从西汉时期的三茅君到隋代的青霞子是一脉相承的。

大约从南北朝时期以后，金丹家已经意识到利用砒霜较“三黄”更易点化出白铜，这是砷白铜炼制史上的一项宝贵经验和重大进步。

用砒霜点化白铜的技术在唐肃宗乾元年间金陵子著述的《龙虎还丹诀》中有极为翔实的记载，从中可以看出，这种技艺在那时就已达到相当成熟的阶段了，在点化过程中，以前那些不必要的药物已经被淘汰了。

该丹经卷上中有“点丹阳方”，所谓“丹阳”就是“丹阳银”，即当时炼丹术中对砷白铜的称呼。其制法是先将砒黄、雌黄等加工制成升华的束丝状砒霜，金陵子称之为“卧炉霜”，再用它点化丹阳铜。并对应予注意、警惕的要点作了交代。

至元明时期，这种以药点化的“白银”便逐渐为常人所知，在博物类、本草类的著述中便经常有所提及，并称之为“白铜”。

我国的一些古书中记载有石、铜，明清时期文献中记载的黄铜，炼丹术著述中常提到的波斯，它们无疑都是铜锌合金，色泽金黄，酷似上等黄金。

无论炼制铜的技艺是我国先民独立发明的，还是由波斯国或印度传入的，其在我国的发展，应首先归功于炼丹师的劳动，而且很可能是他们最先掌握了其点化技艺。

我国黄白术中不仅有“石金”，还有所谓“石银”者，《宝藏论》中已有记载。当然，若以铜代替赤铜，经点化而成的银白色金属，可以有多种配方。水银与很多金属都很容易生成固体合金，当这些汞齐中水银比例加大时，便逐渐转变为银白色，而呈现出银子的外貌。

在这类药银中，首先应提到锡汞齐，可称之为“白锡银”，其制作很简便。但白锡银中最有实用价值的则是在唐代发展起来的“银膏”。在《唐本草馀》中有所记载：“银膏，其法用白锡和银箔及水银合成之，凝硬如银，合炼有法。”

这种银膏在唐代时就用于补牙，并一直沿用至近世。但此白锡银似不属于黄白术，因为它的炼制仍需取用真白银。汞齐银中以铅汞为基础的药银也相当普遍，可称为“黑铅银”。此类丹方最早见于东晋时期成书的《神仙养生秘术》中。这种药银在历代都很流行。

古代黄白术里还有所谓“朱砂银”者，其金属成分其实也是铅汞合金。明代人宋应星《天工开物》则有较明晰的记载。

在汞齐药银中还有一类合金，是金丹家们把含铜的石胆、曾青、白青等放在铁釜中，加水及水银共煮而得到的。所以这种药银可能就是《宝藏论》中所列举的胆矾银、土绿银了。

古代的药金并非都是一些合金物质，也有一些是某种金黄色化合物的结晶粉末，特别是那些作为长生药的药金，丹师们往往只看重、追求其金黄的颜色，而不强调其坚硬性和金属光泽。

丹师们认为，“药金”乃诸药及黄金之精华，非黄金本身可比，所以晶亮的金黄色粉末反而要更加接近他们的想象，而且也更容易制成黄赤如水的金液，以便于冲服。

除了以上几个方面的成就外，古代金丹家还发明了火药，在本草、冶金、陶瓷、玻璃、酿造等许多领域都曾作出过一定的贡献。

冶金性质的火法炼丹

火法炼丹是我国古代炼丹的方法之一，是指带有冶金性质的无水加热法。大致包括高温加热、干燥物质的加热、局部烘烤、熔化、蒸馏、加热使药物变性等方法。

利用火法，金丹家观察到了水银的各种形态和性质，以及水银与多种金属的合金。

西晋人葛洪是炼丹的著名人物。自幼家里贫困，但勤奋好学，先学儒术，后好神仙养生之术。著有《抱朴子》一书，除讲神仙外，对炼丹论述颇多。

传说葛洪在罗浮山和南海丹灶先后炼丹，有两次到广东佛山的葛岸村为老百姓治病。葛洪是道家，讲究的是和谐，听到这些声音，为了不引起误会，在一个月黑风高的夜晚，他决定离开。

葛洪走后，村民发现，他从葛岸到罗浮山留下3个脚印：一个在葛岸村北堤围；一个在西樵山下；另一个就在罗浮山上。村民都感到很吃惊，因此把葛洪当成了神仙。

葛洪是东晋时期道教学者、著名炼丹家和医药学家。炼丹术最早的研究材料是丹砂，就是红色硫化汞，这种研究用的就是火法。

丹砂一经加热就会分解出水银，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，因此金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》记载：“神丹既成，不但长生，又可以做黄金。”就是说，这种“神丹”是兼有使人“长生”和“点铁成金”作用的万应灵丹。

古代金丹家为了炼丹，把汞的实验做了又做，所以他们对这种变化很熟悉。东汉时期魏伯阳的《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。葛洪的《抱朴子·金丹篇》把这些话总结为一句话：“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。”

至唐代，道教学者陈少微《九还金丹妙诀》所记载的“销汞法”，即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”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，天然产的就叫“丹砂”，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。由于金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”：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，和以氯化镁、粗石膏或含铁粗石膏，用硫酸钠覆在上面，加热7昼夜。

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。

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。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。

由上可见，古代金丹家研究汞的反应，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，我国人民大约在汉代以前就在制造化妆用的胡粉，就是碱式碳酸铅。《周易参同契》记载：“胡粉投火中，色坏还为铅。”这种变化引起了金丹家的注意，把它当做重要研究对象之一。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。

比较晚的金丹家对铅的化合物还有许多研究，如唐代的清虚子的《铅汞甲庚至宝集成》中有“造丹法”，用铅、硫、硝3种物质经过熔化和“点醋”等手续，可以制得一种叫作“黄丹胡粉”的粉末。

金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同样“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。

从汉代的汉武帝刘彻、淮南王刘安开始，许多帝王将相豪门贵族都曾经招用金丹家替他们炼金。这一目的是不可能实现的，但在那时劳动人民在生产经验的基础上，在冶金方面的确有不少发明创造。

葛洪在《抱朴子·黄白篇》中记载，当时许多炼丹书讲的都是炼“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，说明晋代金丹家已经能利用各种普通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》中记载，雄黄“得铜可做金”，说明那时金丹家已知利用含砷矿物炼制铜砷合金。这种炼金活动在我国古代曾经盛极一时，直至宋代还没有结束。

金丹家对于硫黄、砒霜等具有“猛毒”的金石药，在使用之前要先用烧的方法“伏”，即驯服一下，使它们失去或减少原有的毒性。这种工艺叫作“伏火”。

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，可见金丹家是有意使药物容易起火燃烧，以去掉它们的“猛毒”的。

由于经常因给药物“伏火”而引起丹房失火的事故，却使唐代金丹家取得一项重要经验，就是硫、硝、碳3种物质可以构成一种“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6种处理雄黄的方法，最后一法是用硝石、玄胴肠，即猪大肠和松脂“三物炼之”。

雄黄和硝石同炼，可收集到三氧化二砷，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。

化学实验的水法炼丹

水法炼丹是我国古代炼丹的方法之一。大致包括溶解和溶化、水中加热、水中长时间高温加热、低温加热、静置于潮气或碳酸气中、以少量药剂使大量物质发生变化等手段。

通过运用水法的实践，古代金丹家发现了某些化学反应过程，能在水银和一些药物中熔解黄金，从硫酸铜矿石中制取纯铜等。这些都为现代实验化学提供了宝贵的经验。

唐代中期有个名叫清虚子的炼丹师，在“伏火矾法”中提出了一个伏火的方子：“硫二两，硝二两，马兜铃三钱半。各为末，拌匀。掘坑，入药于罐内与地平。将熟火一块，弹子大，下放里内，烟渐起。”

清虚子用马兜铃代替唐代初期孙思邈“伏硫黄法”方子中的皂角。这两种物质都能代替炭起燃烧作用。

古代金丹家对于金石药，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，对水溶液中复杂的化学反应取得了相当丰富的经验性知识。

在早期水法炼丹的重要文献《三十六水法》中存有古代金丹家溶解34种矿物和两种非矿物的54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，大约有这样几种：化、淋、封、煮、熬、养、酿、点、浇、渍，以及过滤、再结晶等。

化即溶解，有时也指熔化；淋是用水溶解出固体物的一部分；封即封闭反应物质，长期静置或埋于地下；煮即在大量水中加热；熬指的是有水的长时间高温加热；养是长时间低温加热；酿是长时间静置在潮湿或含有碳酸气的空气中；点是用少量药剂使大量物质发生变化；浇即倾出溶液，让它冷却；渍是用冷水从容器外部降温；过滤是利用介质滤除水中杂质的方法；再结晶是产生无应变的新晶粒。

用水法制备药物，首先要准备华池，就是盛有浓醋的溶解槽，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。

金丹家有意识地在醋酸中加入硝石，是把酸碱反应和氧化还原反应统一起来加以运用。这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。

金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。

对于黄金的溶解，《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，也可以代表醋和覆盆子。

按照《金丹篇》的说法，只要把黄金连同药物封在华池中静置100天，就会慢慢溶解而“成水”。

现代实验化学告诉我们，金的化学性质很不活泼，用一般化学方法是不能使它溶解的。从金液方所用药物来看，生成王水、各种浓酸和氯水是不可能的。

但是如果用的是水银，它是能溶解金的；如果用的是覆盆子，由于未成熟的覆盆子果实中含有氢氰酸，华池的醋浸液中含有氰离子和由其他药物提供的钠、钾离子，只要有空气存在，金也是可以慢慢溶解的。

黄金这样难溶，而金液方中恰巧有能溶解金的水银和覆盆子存在，显然是金丹家经过大量实验以后所得到的结果。

因此，尽管方中药物复杂，有些反应还值得研究，可是它能溶解金这一点是可信的。在那么早的年代出现溶解金的方法，在化学史上也是一项重大成就。

水法炼丹并不是千篇一律都使用醋和硝石，方法是多种多样的。《黄帝九鼎神丹经诀》有制取硫酸钾的方法：

用热水溶化芒硝和硝石，取澄清的混合溶液加热蒸发，使它浓缩，然后在小盆中用冷水从外部降温，经过一宿的时间，溶液中生成的硫酸钾就慢慢结晶出来。

这是利用溶解度不同制取药物的方法，也是化学史上的一项创造。

水法炼丹的另一发现，是水溶液中的金属置换作用。金丹家早有金属互相“转化”的理论，他们为了制作“药金”，梦想找到使某种普通金属转化为黄金、白银的方法，从很早的时代就注意到溶液中金属互相取代的现象，以为那就是金属的“转化”。

南北朝时期的陶弘景把实验扩大到硫酸铜以外，发现碱式碳酸铜或碱式硫酸铜的性质和曾青相似，可以用来制造“熟铜”。

这说明金丹家先后做了很多实验，对金属置换现象作了相当细致的描述。但由于受到时代条件的限制，他们还不能作出正确的解释。

这一发现的重大意义在于，它在后来得到了充分发展，成为湿法冶金胆铜法的起源。

火药与炼丹制药实践

火药的发明来自于我国古代金丹家们长期的炼丹制药实践。火药的发明和其他发明创造一样，也经历了一个长时间的实践和认识过程，随着生产的发展、社会的进步而逐步完善。

我国古代的火药主要由硝石、硫黄、木炭等化学物质混合加工而成。民间长期流传的“一硝二磺三木炭”就是它的简易配方。因为它呈黑褐色，人们又习惯称它为“黑火药”。

火药是硝酸钾、硫黄、木炭3种粉末的混合物。这种混合物之所以极容易燃烧，是因为硝酸钾是氧化剂，加热的时候释放出氧气。

硫和碳容易被氧化，是常见的还原剂。把它们混合燃烧，氧化还原反应迅猛进行，反应中放出高热和产生大量气体。

假若混合物是包裹在纸、布、皮中或充塞在陶罐、石孔里的，燃烧的时候由于体积突然膨胀，增加至几千倍，就会发生爆炸。这就是黑火药燃烧爆炸的原理。

其实火药的问世，经历了一个漫长的过程。早在春秋晚期，有一个叫计然的人就说过：“石流黄出汉中”，“消石出陇道”。

石流黄就是硫黄；消石就是硝石，古时还称“焰硝”、“火硝”、“苦硝”、“地霜”等。可见早在春秋战国时期，木炭、硫黄、硝石已经为人们所熟知。

在我国第一部药材典籍汉代的《神农本草经》里，硝石、硫黄都被列为重要的药材。即使在火药发明之后，火药本身仍被引入药类。

明代著名医药学家李时珍所著的《本草纲目》中，说“火药”能治疮癣、杀虫、辟湿气和瘟疫。火药的名称就是这样获得的。

在长期的金丹制药活动中，一些金丹家吸取了人民在生产、生活中积累的丰富经验，孜孜不倦地从事采药、制药活动，获得了许多物质和物质间化学变化的经验知识。其中对硝石、硫黄等物质的认识和实验探索就成为火药发明的前提。

硝石既有天然的，又能从土硝中提炼，我国很早就已利用硝石了。东汉时期名医张仲景在他所著的《金匮要略》中记有“大黄消石汤”方，治黄疸病。在《神农本草经》中，硝石被列为上品药。

人们还认识到硝石的性质极活泼，它能与许多物质发生作用，丹炉家用制五金八石，银工家用化金银。因此，硝石成为金丹家常使用的物质，对它的认识也随实验而加深。

硫黄也是人们常接触的化学物质。地下温泉水中四溢出的硫黄气味刺激着人们的感官，认识到它对皮肤病有特别的疗效。冶炼中常分解和析出二氧化硫气体，是一种有刺鼻气味的气体，后来又发现它可以被采集。

长期接触和使用硫黄的实践，使人们认为，具有金黄色的硫黄不仅具有一定的治疗作用，特别是它能与水银相化合的本事，备受金丹家的重视。

我国最早一本金丹著作《周易参同契》中描述了硫黄与水银的化学反应，由此硫黄也成为金丹家制炼“金液”、“还丹”的常药。

在我国的金丹术中，金丹家为了变革某些物质的固有性质，经常广泛地采用一种以火来制伏药料的“伏火”的手段。这种“伏火”的手段中充满了丰富的化学内容，包含了我国古代的很多化学成就，直接与火药的发明相关。金丹术中的伏火实验不仅丰富了对许多物质性质的认识，同时也借此对爆燃现象进行了较多的研究。其中“伏火硫黄法”、“伏火硝石法”为火药的发明奠定了基础。唐代孙思邈在“伏火”方面的实验可谓影响深远。在《诸家神品丹法》中记载“孙真人丹经内伏硫黄法”：

取硫黄、硝石各二两，研成粉末，放在销银锅或砂罐里。掘一地坑，放锅子在坑里和地平，四面都用土填实。把没有被虫蛀过的3个皂角子逐一点着，然后夹入锅里，把硫黄和硝石烧起焰火。等到烧不起焰火了，再拿木炭来炒，炒到木炭消去三分之一，就退火，趁还没有冷却，取出混合物，这就伏火了。

从这一记载可见，当时已经掌握了硝、硫、碳混合点火会发生剧烈反应的特点，因而采取了控制反应速度这一措施，防止爆炸。

历代伏火硝石的方法很多。元代人所撰的《庚道集》对此法有更加详细的记载，其中解释了物质受热分解后产生氧气泡的情景，若没有这种现象，表明已不再发生反应，这就是所谓的“死硝”。

关于如何检验硝石是否完全伏火，《真元妙道要略》中明确指出：伏火硝石的目的是使硝石丧失其助燃性，以避免与其他原料同炼时再发生爆燃等祸事。

此外我国的丹金家还用盐或砒霜等物质来伏火硝石。总之，丹金家对硝石采取伏火的预处理，明确地揭示他们已清楚地认识到硝石常常是与其他物质合炼中发生爆燃的祸首。

经过长期的实践，金丹家已掌握了火药的配方。然而只有将火药的配方真正运用到生产生活，首先是军事上，才能算真正完成了火药的发明。

在火药发明之前，古代军事家常采用火攻这一战术克敌制胜。在当时的火攻中，有一种武器叫“火箭”，它是在箭头上附着像油脂、松香、硫黄之类的易燃物质，点燃后射出去，延烧敌方军械人员和营房。

但是这种“火箭”燃烧慢，火力小，容易扑灭。如果用火药代替一般的易燃物，燃烧比较快，火力也大。所以在唐末宋初人们已经采用火药箭了。这是火药应用于武器的最初形式。

随后又在抛石机的基础上，创造了火炮。火炮就是把火药装成容易发射的形状，点燃引线后，由原来抛射石头的抛石机射出。火药运用在武器上，是武器史上一大进步。

北宋时期曾公亮等编写的军事著作《武经总要》，不仅描述了多种火药武器，还记下了当时的3种火药配方。这些配方同近代黑色火药相接近，具有爆破、燃烧、烟幕等作用。

这世界上最早的火药制造配方，被军事家们制成了火器应用于古代战争，为我国第一批军用火器的发明和制造提供了物质条件。

由于战争的需要，火药的生产被放在了第一位。北宋时期史料中记有“同日出弩火药箭七千支，弓火药箭一万支，蒺藜炮三千支，皮火炮二万支”，清楚地表明了当时火器生产的规模。

至北宋末期，人们创造了“霹雳炮”、“震天雷”等爆炸力比较强的武器。霹雳炮一炸，声如霹雳，杀伤力比较大。