金属冶炼

       用火烧制陶器的发展，引致金属冶炼等化学活动的产生。在金属冶炼历史上，首先进行的是铜的冶炼。铜有天然铜存在于自然界，将它采集后放在陶器中燃烧加热熔化，就得到纯度较高的金属铜。天然的铜矿石色彩鲜艳，容易寻找。例如翠绿色的孔雀石和深蓝色的蓝铜矿，主要成分都是碱式碳酸铜。在炭火中燃烧这些矿石，会进行分解反应，脱水，放出二氧化碳变成氧化铜，再被木炭还原成金属铜。铜的熔点为1083℃，一般的炭火就可完成冶炼和进行熔铸。硫化铜类矿石则先要长时间焙烧脱硫，使它转化为氧化铜，再用炭火还原制得金属铜。

       纯铜质地较软，不适合于制造工具，铜中加入锡形成的合金称为青铜。青铜的硬度较纯铜高而坚韧，熔点较纯铜低。在含锡25％的青铜的熔点只有800℃，适用铸造和锻造器皿、礼器、兵器和农具。

       我国的青铜铸造技术在殷商及西周时期达到了鼎盛时代。1939年河南安阳市出土的“司母戊”鼎是殷代前期的代表作，是商王为其母“戊”铸造的，它重达875公斤，通高133厘米，横长110厘米，宽78厘米，经化学分析检测合金的组成，铜占84．11％，锡占11．64％，铅占2．79％，是世界上最大的出土青铜器。图3．2．3示出“司母戊”鼎。

       铜和锌的合金呈现黄色金属光泽，称为黄铜。由于锌的冶炼较难，公元前后几十年间才在世界上开始出现。

       钢铁的发展较青铜晚。早期人们用陨铁加热、锻打、制造铁器。陨铁来自天外，数量有限。用火烧制陶器以及铜合金的冶炼，促进了用铁矿石冶炼钢铁的技术，初期小规模的冶炼，用以制造农具、刀斧和宝剑。根据历史文献记载，大约在公元前一千多年，西亚地区冶铁业普遍兴起。我国在春秋时代已发展了冶铁技术，生产生铁和铸铁，春秋晚期已开始制钢，到战国时期，炼钢技术已广泛应用于制造兵器和工具。

       黄金是人类最早发现和利用的金属之一。金在自然界中以自然金的形式出现在河沙和山岩之中，数量较少。拣到金块和金沙，无需化学冶炼，直接加热熔化即可得金光灿烂而又稳定的金属，用以制作装饰品和工艺品，以后逐渐用它制造金币。

       银在自然界中常以硫化银（辉银矿）与铅矿共生在一起。在冶炼时和铅一起被还原出来，再从中分离金属银和金属铅。银白色的金属银常用来制作工艺品和首饰，以后利用以制作银币。铅主要制作器皿。

       冶金事业的开始和发展，使人们认识了铜、锡、铁、金、银和铅等化学元素的性质，积累了许多化学知识。

炼丹

       从公元前4世纪到公元17世纪初的两千年间，社会上生产的发展、人民生活的改善、医药的探索、战争对武器的需求等各个方面，推动着化学活动的进行。

       为了求药治病，寻找长生不老药，炼丹术在这期间几乎不停地进行着。这方面的工作主要是在丹炉中以各种矿物和金属为原料炼制丹药，对它们进行化学变革，希图得到新的物质。这过程对一些元素及其化合物的认识得到提升。汞（水银）以及硫化汞（HgS，丹砂）、氧化汞（HgO，红色，三仙丹）、氯化汞（HgCl2，升汞，粉霜）、氯化亚汞（Hg2Cl2，甘汞）等都曾采集并炼制出来，用作药物治病。金属铅、一氧化铅（PbO，黄丹）、四氧化三铅（Pb3O4，铅丹）、醋酸铅和碳酸铅等化合物也炼制出来。将金属铅或铅粉在空气中加热，容易生成一氧化铅，因为色泽金黄，称为黄丹或玄黄，夸张地说它有“概括天地，衍生万物”的威力。将黄丹进一步以猛火焙烧，即成为红色四氧化三铅，称为铅丹，秦始皇兵马俑身上用铅丹作红色颜料。铅丹等作为药物被认为久服能通神明。砷及其氧化物和硫化物的冶炼和制备工作进行了很多。砒霜是三氧化二砷（As2O3），已深入普遍地了解到它是剧毒药物。雄黄（四硫化四砷，As4S4）和雌黄（三硫化二砷，As2S3）都呈现黄色，称为雌雄双黄，用作药品和颜料。用砒霜与草木灰等混合密闭烧炼，可制得到银白色的砷。