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1、辽宋夏金时期的化学炼丹术两宋时期炼丹术仍很盛行。北宋时一些人依然热中于烧炼外丹,如张邦基墨庄漫录卷3 载:章盛于宋真宗时,“炼丹一炉,在翰林金丹阁,日供炭五秤”,至宋神宗熙宁元年,“犹养火不绝”,“其丹作铁色。”“张忠定公安道居南都,炼丹一炉,养火数十年。”炼丹持续时间之长,可见其人迷恋之深。陆游老学庵笔记卷9 载:“(徽宗)宣和末,又以方士刘知常所炼金轮,颁之天下神霄宫,名曰神霄宝轮。知常言,其法以汞炼之成金。”蔡絛铁围山丛谈卷6 载:宋太宗时得巧匠,“造金带得三十条”。但是,不少炼丹术士实际上是江湖骗子,专以炼制伪金和伪银的方术骗人钱财,搞得声名狼藉。尤为严重的是,由于服食丹药中毒致死者屡
2、见不鲜,因而促使越来越多的人认识到所谓神丹仙药的危害性,并对炼丹术采取了严肃的批判态度。如沈括就曾明确指出对炼丹术“不可不戒”。本草衍义的作者寇宗奭也指出:“生金有毒,至于杀人,仍为难解”,“丹砂但宜生服,若炼服少,有不作废者”,“水银入药虽各有法,极须审谨,有毒故也。”甚至连“养火数十年”的南都张安道也是“丹成,不敢服”,结果使一位坚求服食者中毒致死。在这种情况下,到了南宋时期,从事烧铅炼汞的外丹术已明显衰落,与此同时,主张炼气养神的内丹术大为兴盛起来。在这一时期,出现了不少的炼丹术著作。下面列举的几种是较有代表性的,从中可以了解当时的炼丹设备、炼丹方法及炼丹术的发展情况等,对于研究中国古代
3、炼丹化学的成就具有重要的价值。丹房须知,吴悮撰,成书于南宋孝宗隆兴元年(1163)。此书专讲炼丹的基本知识和注意事项,如择友、择地、择井、造坛、造鼎、造炉、研磨、合药、采铅、用火、开炉、服食、禁忌等。书中虽字数不多,但记载了一些重要的炼丹设备的图形,如丹台、抽汞的蒸馏器、既济炉和未济炉、研磨器等。金华冲碧丹经秘旨,白玉蟾授,孟煦撰,成书于南宋理宗宣庆元年(1225)。此书对于炼丹设备的叙述很详细,如石榴罐、水海等,都是符合科学原理的。书中所载炼汞的“石榴罐法”等也很重要。其具体操作是在石榴罐中盛辰砂十两,赤金(红铜)珠子八两,磁瓦片塞口,倒扑石榴罐在坩埚上,埚内华池水二分。石榴罐与坩埚间合缝处
4、用六一泥固济后,加热石榴罐,则其中的辰砂分解,水银即溜入下面坩埚的醋里,操作相当简便。曹元宇先生曾绘制了石榴罐炼汞示意图(图5)。根据现代化学知识,石榴罐中发生的反应为:HgSCu . . . HgCuS,加入铜珠能促进HgS 的分解。曹元宇先生还曾集中介绍了中国古代炼丹家所用的各种设备(如图610)。 见曹元宇编著:中国化学史话,江苏科学技术出版社1979 年版,第255 页。 曹元宇:中国古代金丹家的设备及方法,见王琎等著中国古代金属化学及金丹术,科学技术出版社1957 年版。诸家神品丹法,玄真子孟要甫编撰。这是一部选录各家炼丹方法而编成的丹书。其中记载了许多重要的化学史料,如原始火药的发
5、明等。又如“化庚粉法”是讲制金粉的方法。这种方法是先将黄金炼赤投入水银制成合金,再加入食盐,研细,然后蒸发掉水银,再溶解掉食盐就留下粉末状的黄金了。这必然是炼丹家经过长期摸索和多次实验而取得的成就。庚道集,全书分为9 卷,是道藏中记载各种丹法最详细和篇幅最大的一部炼丹术著作集。它是由元或明人汇编,收录了元代及以前的一些丹法,而其中成书年代可考者多出于宋代。在庚道集所收录的南宋丹经丹阳术中,不仅有对中国炼丹家炼得单质砷的更确切的记载,而且对其形态和性质有明确的描述。所用的方法,是将砒石(As2O3)与草木药或蜜混合密闭烧炼,并明确记载所得产物“色如银”,“如黑角色,甚硬”,或“如玉银相似可爱”。
6、此外还指出可用它直接与赤铜点化丹阳银(砷白铜)。这是中国古代炼丹化学中最突出的成就之一。药物化学宋代的本草学也很发达,出现了开宝本草、证类本草、图经本草等著作。炼丹术在制药和化学方面的许多新成就也被收入这些本草学著作中,为医学家所继承和发扬。例如,开宝本草记载了“铁华粉”的制法:“取钢煅作叶,如笏或团,平面磨错,令光净。以盐水洒之,醋瓮中阴处埋之,一百日,铁上生衣,即成粉矣。”这是醋酸铁的制法和药用的最早记录。关于石棉,证类本草说它“如烂木,烧之不燃,石类也”。准确地描述了石棉的性质。证类本草和苏沈良方还记载了秋石的炼法。密陀僧(PbO)是在唐代从波斯传入的。到了宋代,图经本草记载了中国自制密
7、陀僧的详细工艺:密陀僧,“今岭南、闽中银铅冶处亦有之,是银铅脚。其初采矿时,银铜相杂,先以铅同煎炼,银随铅出。又采山木叶烧灰,开地作炉,填灰其中,谓之灰池。置银铅于灰上,更加火大煅,铅渗灰下,银住灰上,罢火,候冷出银。其灰池感铅银气置之积久,成此物。今之用者,往往是此,未必胡中来也。”这种方法叫做“灰吹法”,在11 世纪流行于今广东、四川等地,直到近代还仍然为炼银等工业生产所采用。绿矾,即水绿矾( FeSO4 7H2O),状如玻璃,陶弘景曾误作石胆(CuSO45H2O,后称胆矾)。图经本草提出了鉴别绿矾的方法:“绿矾石五两,.取此一物,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
8、金汁者,是真也。看沸走汁尽,去水待冷,取出挼为末,色似黄丹,收之。”如此精要的化学鉴定方法就是按现代化学理论和化学实验来衡量,也是科学的。同时这也是制备绛矾(Fe2O3)的一种方法。图经本草所载抽砂炼汞的工艺,也很值得注意。此书水银条载:“出于丹砂者,乃以山石中采粗次朱砂,作炉,置砂于中,下承以水,上覆以盎,器外加火煅养,则烟飞于上,水银溜于下,其色小白浊。”这里所说的“炉”,为铁釜一类,而所述“出于丹砂”的水银的煅养过程,其化学反应式为:HgSFe HgFeS。关于未济炉炼汞,丹房须知中虽绘制有丹炉的形制,但没有文字说明,后世无法了解它抽炼水银的全过程。苏颂则在图经本草中作了详细的说明:“(
9、水银)出自丹砂者乃是山中采粗次朱砂,和硬炭屑匀,内阳城罐内,令实,以薄铁片可罐口作数小孔掩之,仍以铁线罗固,一罐贮水承之,两口相接,盐泥和豚毛固际上罐及缝处,候干,以下罐入土,出口寸许,外置炉围火煅炼,旁作四窦,欲气达而火炽也。候一时,则成水银溜于下罐矣”。这里具体详尽地记载了一种新的“未济式”由朱砂取汞的方法,其中混进炭末,也是一项重大的革新和进步,为后世长期沿用。该反应为:2HgS+C CS2+2Hg这种更有效、更经济的炼汞法,表明中国古代炼丹家在炼汞方面已积累了丰富的经验。关于醋酸铅的记载也是很有价值的。图经本草提到:“又有铅霜亦出于铅,其法以铅杂水银十五分之一,合炼作片,置醋瓮中,密封
10、,经久成霜,性极冷,治风痰及婴孺惊滞药,今医家用之尤多。”不仅明确地描述了醋酸铅的制备,而且简要地说明了其性质与功用。冶金化学胆铜法的推广用胆水炼铜是我国古代冶金和化学史上的一项重要发明创造。这种工艺是利用金属铁将胆矾溶液的铜离子置换出来,还原为金属铜,再熔炼成锭。对这一化学现象的认识,远在西汉初年淮南万毕术中已有记载。神农本草经、抱朴子内篇、神农本草经集注等书中也都有所记载。到了唐代,这一反应被方士用来作为点金术的技艺。唐明皇时,刘知古上日月玄枢论说:“或以诸青、诸矾、诸绿、诸灰结水银以为红银。”红银实际上是炼丹家炼得的纯铜。唐代炼丹家金陵子在龙虎还丹诀中也有多条以铁釜熬胆水炼制“红银”的要
11、诀。胆水炼铜成为一项生产工艺,大约始于唐代末年或五代初期,当时把这种铜称作“铁铜”。五代轩辕述在宝藏畅微论中指出:“铁铜,以苦水浸至生赤煤,熬炼成而坚黑。”到了北宋年间,由于铸钱需要大量的铜,水法炼铜有了较大的规模。重要的胆铜产地有信州铅山、饶州德兴和韶州岑水等。沈括梦溪笔谈中关于信州铅山的胆水情况,有一段著名的记载:“信州铅山县有苦泉,流以为涧,挹其水熬之,则成胆矾。烹胆矾则成铜,熬胆矾釜久之亦化为铜。”关于胆水炼铜的方法,宋会要辑稿食货有详细记载:“浸铜之法,先取生铁打成薄片,目为锅铁,入胆水槽,排次如鱼鳞,浸渍数日,铁片为胆水所薄,上生赤煤,取出刮洗铁煤,入炉烹铁,凡三炼方成铜,其未化铜
12、,却添新铁片,再下槽排浸。”胆矾炼铜,除了浸铜法外,还有淋铜法,即以水淋浸含胆矾的土,然后以胆水浸铁。这两种方法各有优劣,崇宁时游经曾作了比较:“胆水浸铜,工少利多,其水有限;胆土煎铜,工多利少,其土无穷。.胆水浸铜斤以钱五十为本;胆土煎铜以钱八十为本,比之矿铜,其利已厚。”南宋建立后,胆铜生产仍有很大规模,如乾道元年(1165)胆铜产量为21 万余斤。南宋后期,由于胆水资源有限且质量欠佳,胆铜生产便趋于没落了。但胆铜法作为一项重大的科学发明和技术成就,并且是后世水法冶金的先声,应该给予高度评价。黄铜的冶炼铜锌合金色泽金黄,现在称为锌黄铜。在宋代以前,曾叫做“鍮石”、“鍮铜”,因颜色似金,中国
13、古代炼丹家也称它为“鍮石金”。关于这种合金用品最可靠的记载,出自梁代宗懔的荆楚岁时记:“七月七日,是夕人家妇女结采缕穿七孔针,或以金、银、鍮石为针,陈瓜果于庭中以乞巧。”隋初苏元明所撰宝藏论中列举的药金也有鍮石金。到了唐代,鍮铜已较普遍,曾作为冠服等级的标志,其价值在铜、银之间。 见李时珍:本草纲目卷8“赤铜”。 宋会要辑稿食货34 坑冶。 赵匡华:中国历代“黄铜”考释,自然科学史研究第6 卷第4 期。我国古代炼制这种合金,最初是用炉甘石(即菱锌矿,主要成分为ZnCO3)点化。这种技艺与炼丹术有密切关系。这个炼制方法的最早记载,见于孟要甫汇辑的丹经诸家神品丹法卷6 中的“日华子点庚法”:“百炼
14、赤铜一斤,太原炉甘石一斤,细研,水飞过石一两,搅匀,铁合内固济阴干。用木炭八斤,风炉内自辰时下火,煅二日夜,足冷取出,再入气炉内煅,急扇三时辰,取出打开,去泥,水洗其物,颗颗如鸡冠色。母一钱点淡金一两成上等金。”日华子是五代末宋初的医药学家。其后不久,崔昉所撰大丹药诀本草也简要记载:“用铜一斤,炉甘石一斤,炼之即成鍮石一斤半。”及至宋真宗时,民间以炉甘石点鍮铜的活动已相当普遍。宋以后的本草、炼丹及博物学著作中仍经常可以见到这种炼鍮法,如格物粗谈、本草纲目、天工开物、物理小识等书都有记载。在明代,冶炼这种合金的技术已逐步发展为金属铜与金属锌直接合炼。灰吹法炼银技术银在自然界中的含量不多,且主要以
15、辉银矿形式存在,并多与方铅矿共生。中国古代的银大部分是从含银的粗铅中提炼出来的。由于银铅完全互溶,且溶点较低,古时炼银时加入铅,使银溶于铅中,实现银的富集;然后吹以空气,使铅氧化,入炉灰中,实现银的分离。早在东汉时期,炼丹家就发明了以金银矿粉与黑锡(铅)共炼与提炼金银的“灰吹法”。灰吹技术在唐代已被广泛应用。唐司空图诗品洗炼条有“犹矿出金,如铅出银”的记载。据对唐邠王府和章怀太子李贤墓所出炼银渣块的化验和分析,可知用的就是灰吹法。五代轩辕述宝藏畅微论中所说“倭铅可勾金”,可能是指利用锌并由灰吹法来提炼金银。到了宋代,云麓漫钞、大冶赋等著作对灰吹技术乃至完备的银冶程序都已有较详细的记载。赵彦卫在云麓漫钞中提到:“取银之法,每石壁上有黑路乃银脉,随脉凿穴而入,甫容人身,深至数十丈,烛火自照所取银矿皆碎石,用臼捣碎,再上磨,以绢罗细,然后以水淘,黄者即石,弃去,黑者乃银,用面糊团入铅,以火煅为大片,即入官库,俟三两日再煎成碎银,每五十三两为一包。”这段记载概要地叙述了炼银的三个步骤:一是辨银脉与采矿,这里所说的黑色矿脉应指辉银矿(Ag2S)。二是碎矿与选矿,三是炼银,“以火煅为大片”即是灰吹法。灰吹法是古代比较先进的炼银方法。关于这种方法,明代著作天工开物、菽园杂记等的记载更为翔实。蒸馏酒宋代之前,人们饮用的多是由谷类酿