清时期化学1495.com

2019-11-10 10:39栏目:中国史
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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。

清代前期,我国的化学仍处于继承传统与学习西方的知识积累阶段,尚未形成一门独立的学科。与此同时,欧洲则处于近代化学的孕育与发轫时期,陆续发现了碳酸气、氢、氮、氧、氯等重要气体和锌、镍、磷、钨等重要元素,并相继建立了化学元素概念,科学的燃烧学说,化学基本定律和原子论。但这些新发现并没有及时传入我国。鸦片战争以后,随着英国医生合信着《博物新编》,徐寿和傅兰雅合译《化学鉴原》等出版,中国的化学才开始走上了近代化学的发展道路。

1495.com,在明代传入的西方化学知识中,最重要的是关于无机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、绿矾(硫酸亚铁,FeSO4·7H2O)和食盐等,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、本草书或其他着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》。据研究,《造强水法》即制硝酸的方法,其原文如下:“绿矾五斤,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,约乘药外,尚有空。锅口稍敛,以承过筒。另用内外有油四五十斤者则不裂。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。”“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。

清代康熙、乾隆时期,与化学工艺有关的一些传统手工业技术,如冶金、纺织、陶瓷、造纸、制盐等,获得了进一步的发展,其中有些工艺技术不仅引起欧洲工商界的关注,而且受到一些化学家的重视,对欧洲化学的发展产生了一定的影响。

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。”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。但这段记载过于简略,难于借以判断硇水是什么物质。有学者认为,如将硇砂加入较浓硝酸,则可得到王水,因此才能对贵金属起溶解作用。也有学者认为,如将硇砂加入绿矾蒸馏,则可得到盐酸。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,栽木不茂。”这里所说的“青矾厂气”,当指煅烧硫酸亚铁后产生的三氧化硫和二氧化硫。这类气体遇水或湿空气,会生成硫酸、亚硫酸或具有腐蚀性的酸雾,说明当时对于硫酸也有了一定的接触和认识。

中国的陶瓷业向来发达,清代时瓷器产品种类繁多,制作精美,工艺手段已完全成熟,盛极一时,并且还创造出许多新的工艺方法。如康熙青花,以多量高岭土配比作胎,釉料采用国产钴料,主要是产于云南的珠明料量一般在5~6%,在1320℃左右的还原气氛中烧成,翠蓝雅洁,清新明快,瓷质坚硬,已达到现代硬质瓷的技术标准。郎窑红,以氧化铜为着色剂,用1300℃以上的高温还原焰烧成,釉光强烈,红艳夺目,对准确控制烧窑内气氛和烧成温度有很严格的要求,烧制工艺难度相当大。康熙时的臧窑还有一项发明,就是将氧化锑加入釉料,使瓷器色谱增加了亮泽的锑黄色,适当调整釉中铁的成分还可得到橙至橙黄各色。此外,康熙五彩,雍正粉彩等釉上彩瓷也都取得了突出的成就,如“粉彩”就是在含铅的彩料中,掺入一种含砷的玻璃料,利用其乳浊作用,产生乳白色的效果。中国精美的瓷器早在唐宋时期就已传入欧洲,为王公贵胄所珍爱。虽然在很长时间内,欧洲人努力研究和仿制中国瓷器,但一直未真正掌握烧制瓷器的方法,如法国在18世纪初还只能制造含有大量玻璃质且强度很低的软质瓷器。康熙时法国传教士殷弘绪曾在景德镇居住达七年之久。他在两封长篇通信中,将瓷器的选料配方以及釉彩烧制方法等工艺奥秘传至欧洲,并送去了高岭土和瓷石等样品。直到18世纪下半叶,西方的制瓷业才获得了迅速的发展。

此外,在李天经主持下,汤若望、杨之华、黄宏宪等翻译出《坤舆格致》一书,共四卷。《坤舆格致》的原着是德国学者阿格里科拉的《矿冶全书》。《矿冶全书》共十二卷,是欧洲矿冶技术的一部经典着作,书中介绍了各种金属的分离、制取和提纯方法,也详细介绍了各种无机酸的制法,包含有许多重要的化学知识。崇祯十六年十二月,朱由检在户部尚书倪元璐《请停开采疏》上批示户部将《坤舆格致》分发各地,“着地方官相酌地形,便宜采取,仍据实奏报”,并命汤若望“赴蓟督军前传习采法并火器、水利等项”。由于次年三月明朝灭亡,因而这项有利于传播西方化学知识和矿冶技术的措施未能实现。

中国在金属冶炼方面的创造发明,在18、19世纪间对于西方的近代化学工艺也曾起过一定的推动作用。如我国早已有之的镍白铜,是冶金技术上的一项杰出贡献。清代康、雍、乾三朝,云南镍白铜的生产有了相当大的发展,并且引起了西方人士的注意。法国耶稣会士杜赫德在1735年提到:“最特出的铜是白铜”,“它的色泽和银色没有差别”,“只有中国产有,亦只见于云南一省”。1775年和1776年,英国和瑞典分别对得自东印度公司的中国镍白铜样品进行了化验和研究,但直至1823年才由英、德两国仿制成功。又如我国应用金属锌的历史是很早的,明代宋应星《天工开物》所载升炼倭铅法,则是金属锌冶炼技术的最早记录。英国于1738年在欧洲率先开始锌的生产。据劳弗《中国伊朗编》所说,相传其提炼锌的方法来自中国,是一位英国学者特意到中国考察后才带回去的。当时,中国的锌锭仍然流行于欧洲,如1745年有一批金属块由广州运往瑞典,货船在哥德堡附近沉没,后来有一部分金属块被打捞上来,经化验证实是纯度为98.99%的锌。

清代前期的造纸术进入了总结和提高阶段,不仅很好地继承和发展了明代的造纸工艺,在仿制失传古纸方面的成就也很突出,并出现了一些新品种的纸。虽然中国造纸术早已通过阿拉伯传入欧洲,但直到18 世纪,西方国家仍然在继续研究中国的造纸方法。如1754年有两位北京青年到法国高等学校学习自然科学。返国前,法国经济学家杜尔果(Turgot,1727—1781)请他们帮助了解中国造纸技术的一些细节,希望“把几札准备抽剥纤维的藤类和压榨机一并寄来”,他还提出“据说中国人用米浆来粘纸张……我们想知道如何制造这种纸浆”,“如何把这样大幅的纸页掀起来而不致于破裂”,“请寄一百或二百张最好的纸张前来,纸幅广六尺,宽四尺。如果这种纸张适合雕刻家印板之用,我们有意试制”等等,说明当时法国学者还没有完全掌握造纸和加工纸的技术,并试图通过各种途径了解中国传统造纸工艺的奥秘。

中国古代炼丹术作为原始形式的化学,创始于战国和秦汉时期,在东汉和魏晋南北朝有了很大的发展,唐宋时期形成了**,南宋以后逐渐消沉,到了清代则已趋于衰亡。金丹家通过炼丹实践所炼制的丹药,虽然不能点化金银和使人长生不老,但在一定程度上促进了药物学的进展。在清代,炼丹术这方面的成就得到了继承和发展。如康熙年间师成子着《灵药秘方》,收录丹药方剂约30个,并列出灵药10例。这是一部颇受医家重视的丹药专着,其中有些方剂对治疗外科疮疡有显效,至今仍在临床使用。

清代关于制取乌头碱的记载,是有关药物化学的宝贵资料。赵学敏《本草纲目拾遗》曾转引《白猿经》所载“射罔膏”即乌头碱的制法,其大致手续是,取新鲜草乌头一、二斗,洗净,剥去黑皮,捣碎,榨出乌头汁。然后静置令渣滓沉淀,澄取清液置碗中自然蒸发;至碗口出现“黑沙点子,面如结冰,有五色云象”,再放炉内低温烘干,直到下层为稠膏,上层为白如砂糖的结晶。这就是毒性极为强烈的乌头生物碱结晶。含有乌头碱的稠膏即射罔膏,毒性亦极强,“此物上箭最快,到身,走数步即死”。我国古代很早就把“射罔”作为军事上和狩猎上常用的箭毒,但其制法多述而不详,赵学敏的引文则是关于制取乌头生物碱的完整记载。在欧洲,德国化学家泽迪内尔于1817年制得吗啡碱,被认为是世界上最早发现的生物碱,而提取乌头碱则到19世纪中叶才实现,要比《白猿经》所载晚了二百多年。乌头是一种多年生草本植物,全国各地都有。据考证,古代所说的“堇”,指的就是乌头,“饮鸩止渴”的“鸩”,即乌头酒。

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