化學(xué)常識(shí)：說(shuō)工藝道冶煉化學(xué)露端倪

1、化學(xué)常識(shí)：說(shuō)工藝道冶煉化學(xué)露端倪一、化學(xué)常識(shí)：說(shuō)工藝道冶煉化學(xué)露端倪原始人造火，奴隸社會(huì)提取銅，人類進(jìn)化邁大步。歐洲、阿拉伯、華夏煉金術(shù)熠熠生輝光芒閃爍。帕拉塞斯是一位偉大的醫(yī)生，又是一位招搖撞騙的人。有關(guān)化學(xué)發(fā)展的說(shuō)法，沸沸揚(yáng)揚(yáng)充滿神奇。人類從遙遠(yuǎn)的古代就開(kāi)始了積累化學(xué)實(shí)用知識(shí)，但這一過(guò)程進(jìn)行得很慢。進(jìn)入原始社會(huì)后，人類在為生存而進(jìn)行的殘酷斗爭(zhēng)中掌握了一些偶然的化學(xué)常識(shí)。在有文字記載以前知道了食鹽，了解它有調(diào)味作用和防腐作用。對(duì)衣服的需求，使他們學(xué)會(huì)了用原始方法加工獸皮。早在人類學(xué)習(xí)使用火的時(shí)候，就開(kāi)始了對(duì)化學(xué)進(jìn)行實(shí)踐。他們用火的目的是取暖，不是改變物質(zhì)。他們是“看火者”而不是“造火者”。只

2、有學(xué)會(huì)了造火，人類才真正成為火的駕馭者，繼而有效地用火做飯、制陶、冶煉金屬，所有這些都包括在早期的化學(xué)工藝中。舊石器時(shí)代的人類已成了“看火者”，他們掌握物質(zhì)冷熱并沒(méi)有超出烤肉食的范圍。而在新石器時(shí)期，他們的知識(shí)擴(kuò)展到燒制陶器和冶煉（熔化）一些不活潑的金屬，如銅。另外還掌握了釀酒、編織品染色及制造玻璃等一些化學(xué)工序。他們還使用了各種藥物，藥物大部分是用植物制取的。掌握冶煉技術(shù)是向前邁進(jìn)的重要一步，對(duì)人類文明有著深遠(yuǎn)的影響。銅可能是第一個(gè)被冶煉出來(lái)的金屬，先是用藍(lán)色堿式碳酸鹽礦，以后第 1頁(yè)又用硫化物礦。到了公元前1200年，鉛、錫、鐵也被生產(chǎn)出來(lái)了。人類還認(rèn)識(shí)了金、銀和水銀，它們應(yīng)追溯到銅器以前

3、，因?yàn)樗鼈兊牡突瘜W(xué)活性能使其以天然金屬的狀態(tài)存在。原始社會(huì)時(shí)期人類還知道了一些礦物顏料，如赭石、赭土等等，用來(lái)染制各種生活用品，織物、石壁繪畫(huà)和紋身等。原始社會(huì)人類在實(shí)用化學(xué)方面最初成就是非常微小的，但是在這些成就基礎(chǔ)上，才有以后各個(gè)時(shí)期化學(xué)的發(fā)展。進(jìn)入奴隸社會(huì)后，產(chǎn)生了生產(chǎn)過(guò)程的專業(yè)化，在化學(xué)工藝的不同部門都出現(xiàn)了一批專業(yè)手工業(yè)工人。冶金方面也有顯著成就。公元前幾千年，在埃及、小亞細(xì)亞、外高加索等地已經(jīng)開(kāi)采黃金，并進(jìn)行加工和提純。人們已熟悉從礦石中提取銅、錫、鉛的方法，后來(lái)又有提取銀和汞的方法。遠(yuǎn)古的人類從使用石器到開(kāi)始掌握金屬工具大約經(jīng)過(guò)幾十萬(wàn)年的歲月。原始社會(huì)后期，人們?cè)诓粩喔倪M(jìn)石器和尋

4、找、開(kāi)采石料的勞動(dòng)中偶然發(fā)現(xiàn)了銅。由于當(dāng)時(shí)制陶技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，這就有可能對(duì)天然銅加熱煅打以至熔鑄，并逐步過(guò)渡到用礦石來(lái)冶煉鋼及其他金屬。在伊朗西部的阿里喀什和安納脫利亞（又稱小亞細(xì)亞） 發(fā)現(xiàn)公元前 7000 年到 2019 年用的天然銅錘打成的小型銅器。在土耳其安哥拉附近的撒塔爾許遇克的一個(gè)古營(yíng)地曾發(fā)掘出9 千年前的天然銅小球。在土耳其東部的凡湖附近發(fā)現(xiàn)了最早的距今7000 到 6000年前的煉銅遺址。據(jù)說(shuō)那里有許多含銅礦物裸露地表，在上第 2頁(yè)面燃燒炭火，便會(huì)還原出銅來(lái)，并遺留在灰燼中。那里的居民可能就是這樣逐步總結(jié)出冶銅的方法?？傊?，到了公元前3000 年時(shí)，很多地區(qū)普遍掌握了煉銅技術(shù)。

5、值得一提的一項(xiàng)重大技術(shù)成就是那時(shí)已知用氧化性鐵礦為助熔劑，來(lái)降低冶煉銅的溫度。例如在小亞細(xì)亞的拉姆納遺址中，發(fā)掘到建于公元前 4000 年的一個(gè)冶銅工場(chǎng)，冶煉爐是一座用粗制石塊砌成的碗式爐，其爐渣是硅酸鐵類型。當(dāng)?shù)氐你~礦是含硅而不含鐵的，所以可判斷用了氧化鐵礦來(lái)降低煉渣的熔點(diǎn)。另外大量的銅不僅來(lái)自氧化銅礦，也可能來(lái)自硫化銅礦。例如土耳其埃爾加尼馬登的銅礦就是典型的硫化礦。此類礦石要求先在不超過(guò) 800的溫度下長(zhǎng)時(shí)間焙燒，使硫化礦轉(zhuǎn)變?yōu)檠趸V，再用木炭還原。冶煉中還需加入砂石造渣，使其中的氧化鐵轉(zhuǎn)變?yōu)楣杷徼F成渣，以與銅分離。純銅質(zhì)地比較軟，既不適合于制造工具，也不宜于制作兵器。青銅是銅與錫或鉛的

6、合金，硬度較純銅大得多且堅(jiān)韌，又具較好的鑄造性，所以人類從使用紅銅逐步地過(guò)渡到青銅器。中國(guó)最早的青銅大概是把銅礦石或金屬銅與錫（鉛）礦石、木炭放在一起合煉出來(lái)的。比較有名的是“司母戊鼎”和“四羊尊”?！八灸肝於Α笔且蟠捌谇嚆~器的代表作，是世界最大的出土青銅器，重達(dá) 875 公斤，其銅占 84.77 ，錫占 11.64 ，此外還有少量的鉛。銅錫比例均按一定的成份，如此神奇，不愧為古第 3頁(yè)代一絕?！八难蜃稹笔且环N盛酒器，造型逼真，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，四只羊頭上長(zhǎng)出卷曲的羊角， 還有突出的羊頭， 鏤空的扉邊。充分反映出中國(guó)古代青銅器的高超熔鑄技藝。在青銅時(shí)代中，人類只知道隕鐵，還不會(huì)用鐵礦石煉鐵，雖然煉鐵

7、并不要求特別高的溫度。 只是到了公元前 7 世紀(jì)在埃及、 小亞細(xì)亞、美索不達(dá)米亞等地出現(xiàn)了生鐵制造工具。由此鐵器時(shí)代開(kāi)始了。鐵的冶煉是一個(gè)化學(xué)過(guò)程。用鐵做生產(chǎn)工具是古代生產(chǎn)力發(fā)展和提高的一個(gè)重要標(biāo)志。鐵器使人類有可能在廣大面積上進(jìn)行耕作，把廣闊的森林地區(qū)開(kāi)墾為荒地。其堅(jiān)固和銳利程度是無(wú)論什么石頭或當(dāng)時(shí)任何金屬都不能與之匹敵的。西方早期使用的人工鐵都是固態(tài)鐵（或者叫塊煉鐵），大約在 1200的溫度下用木炭屑把礦石還原成固態(tài)鐵，生成時(shí)鐵與渣和未燒完的木炭攪混在一起，然后靠不斷趁熱鍛打，擠出其中雜物，并把小鐵塊鍛接起來(lái)，然后再鍛打成型，制成器物。它堅(jiān)韌不易斷裂，主要是制造匕首的刀體。尼羅河流域和印度

8、河流域一些國(guó)家到了公元前 8 世紀(jì)時(shí)冶煉業(yè)到了興旺時(shí)代?？脊艑W(xué)家曾在亞述王國(guó)薩爾貢二世的王宮遺址中發(fā)現(xiàn)了 160 噸鐵，其中大部分是鐵棒， 顯然這些都是制造鐵器的原料。 大約公元前 6 世紀(jì)，埃及人掌握了鐵炭合金快速冷卻的方法， 即把紅熱的金屬插入水或鹽中， 而提高其硬度，這叫淬火。但淬火易產(chǎn)生脆性的組織，因而還需進(jìn)行低溫處第 4頁(yè)理，即退火，使失去的可鍛性在一定程度上恢復(fù)。 公元前 5 世紀(jì)左右，希臘人已經(jīng)用鐵器制造采礦工具和盔甲片。華夏冶鐵技術(shù)大致可追溯到春秋時(shí)代中后期，在河北省藁城臺(tái)西村出土了一件鐵刃銅鉞 （一種兵器），據(jù)考證是距今 3000 年上下商代遺物，是中國(guó)目前為止發(fā)現(xiàn)的最早的鐵

9、器。刀口的鐵是從隕鐵取來(lái)的，銅是青銅。二、高考化學(xué)必備知識(shí)點(diǎn)：說(shuō)工藝道冶煉化學(xué)露端倪那時(shí)已知鐵比銅銳利，故用它做刀口。中國(guó)古代的生鐵先后發(fā)展形成了四個(gè)品種，即白口鐵、灰口鐵、麻口鐵和韌性鑄鐵，而且逐步掌握了它們的性能，分別找到它們合適的用途。同其他地區(qū)、民族相比，中國(guó)不僅較早地生產(chǎn)了生鐵，而且把冶鐵技術(shù)傳授出去。歐洲的鑄金術(shù)，就是在 11 或 12 世紀(jì)由中國(guó)傳去的。黃金是人類最早發(fā)現(xiàn)和利用的金屬之一。它以游離單質(zhì)狀態(tài)存在于自然界，出現(xiàn)在一些河沙和山巖間，即所謂沙金和山金， 在取得它的過(guò)程中并不需化學(xué)冶煉。最初人們只可能偶然拾得一些較大的金塊；其后才采用“披沙淘金”的方法收集沙金；“平地掘井”

10、開(kāi)采山金則是較晚的事了。銀在自然界存在的數(shù)量很少，它主要以硫化物狀態(tài)與鉛混在一起。在冶煉鉛時(shí)，銀與鉛一起被還原出來(lái)，并成為合金，所以銀自古以來(lái)就是煉鉛業(yè)中的一項(xiàng)重要副產(chǎn)品。大約在公元前 2019 年時(shí)，人們就已采用吹灰法提取銀（往銀礦石中加入鉛共煉） ，并把銀從鉛中分離出來(lái)。用吹灰法第 5頁(yè)提煉出銀后，再經(jīng)一道木炭還原的工序，就可從鉛灰（即黃丹）中再回收到金屬鉛。且說(shuō)人類在長(zhǎng)期使用火的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)泥土在火的作用下變得堅(jiān)硬牢固，便逐漸發(fā)明了陶器。陶器是怎樣發(fā)明的？說(shuō)法不一。有人認(rèn)為：最古老的生活所用容器是用枝條編制的，為了使其耐火和致密無(wú)縫，往往會(huì)在容器內(nèi)外抹上一層粘土。使用中，有時(shí)器皿被火燒著

11、，木質(zhì)部分被燒掉了，但人們發(fā)現(xiàn)粘土不僅保留下來(lái)，而且變得更堅(jiān)硬，仍可使用；進(jìn)而又發(fā)現(xiàn)成型的粘土，也可直接燒制成器皿。于是便有意識(shí)地將粘土搗碎，用水調(diào)和，揉捏到十分柔軟的程度，再塑造成各種形狀所需的器皿，放在太陽(yáng)下曬干，最后架在火上烘烤、焙燒，這樣就獲得了最原始的陶器。還有的人則認(rèn)為陶器的發(fā)明可能具有更大的偶然性。無(wú)論如何，取得完整的制陶經(jīng)驗(yàn)，需要漫長(zhǎng)的過(guò)程。陶器大致在新石器時(shí)代的中后期出現(xiàn)。最早是原始的紅陶，繼之是彩陶，進(jìn)而發(fā)展到黑陶或灰陶，進(jìn)一步便是釉陶的出現(xiàn)。陶器是人類利用火制造出的一種自然界不存在的新物質(zhì)。當(dāng)人們把泥坯放入火中燒到一定溫度后，泥土中的石英、云母等粘土礦物就會(huì)部分發(fā)生化學(xué)變

12、化，由于燒制溫度不高，因此只能生成少量玻璃相，這些玻璃相再同其礦物成份粘結(jié)起來(lái)，于是就構(gòu)成了一個(gè)燒結(jié)的新物質(zhì)。最有名的要數(shù)中國(guó)的“唐三彩”和稱為“世界第八奇跡”的秦第 6頁(yè)代兵馬俑?！疤迫省笔怯蕴瞻l(fā)展的高峰。釉陶是一種含二氧化硅較多的粘土， 燒制溫度在 1100以上， 然后又摻加石灰石、草木灰、方解石等含氧化鈣、氧化鉀的堿性氧化物，以及氧化銅、氧化鐵等顏料，燒制而成的陶器 . 凡見(jiàn)過(guò)的人，無(wú)不為之驚嘆。這些泥土做的兵馬俑埋在地下幾千年了，至今保存完好。這與中國(guó)古代發(fā)達(dá)的制陶技術(shù)是分不開(kāi)的。隨著陶器制作的發(fā)展，瓷器也開(kāi)始發(fā)展起來(lái)，尤以中國(guó)最盛，瓷器的故鄉(xiāng)是中國(guó)。中國(guó)瓷器秀雅精致，歷來(lái)享有盛譽(yù)，

13、受到喜愛(ài)，成為中華古代燦爛文明的象征。玻璃的發(fā)明也是在遠(yuǎn)古時(shí)代，并無(wú)文字記載，有過(guò)一些傳說(shuō)和推測(cè)。如古代的古腓尼基（地中海東岸古國(guó)，即今敘利亞與黎巴嫩的沿海一帶）人的水手們?cè)谝淮魏胶Ｖ型２丛诎＜把睾０哆?，在沙灘中用天然堿支撐燒飯的鍋?zhàn)?，從灰燼中發(fā)現(xiàn)有光亮的珠子，從而發(fā)明了玻璃。還有一種說(shuō)法：認(rèn)為玻璃最早大概是埃及陶工發(fā)明的，起初他們可能是把白云石粉與天然堿一起摻進(jìn)泥土做為陶衣漿，以求美觀。結(jié)果這種陶器上便生成一層光滑發(fā)亮的釉層，這種釉層往往因過(guò)厚而滴落，于是爐底便會(huì)取到玻璃珠，從而發(fā)明了玻璃。中國(guó)玻璃可能發(fā)源于冶金，不是脫胎于青釉的制作，因?yàn)樵缙谇嚆~是以孔雀石與鉛、錫礦石一起合煉而成的。冶煉時(shí)

14、，幾種礦石溶解，必然要生成渣質(zhì)。大多次排渣過(guò)程第 7頁(yè)中會(huì)出現(xiàn)凝成珠的半透明玻璃狀物質(zhì)，這種物質(zhì)被氧化銅著上綠色，于是引起人們的注意，被挑揀出來(lái)加工成裝飾品，這可能便是中國(guó)原始的，從偶然中得到的玻璃。戰(zhàn)國(guó)時(shí)代稱玻璃為“璆琳”。 到了漢代又寫(xiě)作“陸離”、 “流離”、 “玻離”。及至唐代， 開(kāi)始用硼砂制作玻璃。 唐代后期， 以黃丹、硝石和硼砂為原料。宋代以后，由于各種原因，玻璃制作發(fā)展緩慢，徘徊不前，多為仿制玉寶石類的裝飾品，始終重形貌而不重質(zhì)，不值多提。除陶器、玻璃、冶金外，古代在釀酒、植物染料、藥物和化妝品等方面，均有輝煌成就。由于零零散散，從略。說(shuō)隨著古代各國(guó)工藝化學(xué)的發(fā)展，以及與之有關(guān)的關(guān)于物質(zhì)及變化的實(shí)踐知識(shí)，使人們產(chǎn)生了關(guān)于各種不同物質(zhì)及其組成要素的初步概念。 這些概念大約產(chǎn)生于公元前7 至公元前5 世紀(jì)。著名人物有中國(guó)的孔子和老子，印度的釋迦摩尼，波斯的瑣