炼丹术中的化学
氯化汞
• 氯化汞的合成是我国炼丹技术及医药化学 对无机合成化学的一项重大贡献,可能是 我国人工合成的第一批无机化合。
HgCl2和Hg2Cl2都是白色结晶,外貌特相,但前者易溶于 水,而有剧毒;后者难溶于水,无毒。 古代炼丹术与本草学中的粉霜是HgCl2 ,粉霜又有很多别 名,如:霜雪、水银霜、白灵砂等,俗称升汞。 而称为轻粉 的则被认为指 Hg2Cl2 ,它也有很多别名,如:水银粉、汞粉、 银粉等,俗称甘汞。 由于这两种丹药外观形态相似,又都是以丹砂、水银、 盐、矾等原料升炼而成,因而古代医士与方士常把它们混淆。
1、汞化学成就
• 由于丹砂(主要化学成分HgS)加热产生水 银,而水银又能溶解金银,这在当时的们 看来极为神奇,因此,丹砂和水银便成为 方士们炼丹的重要原料,在两千多年的炼 丹活动中,方士们积累了丰富的汞化学知 识。
人工合成丹砂和丹砂的溶解
• 红色硫化汞有天然和人造的两种,天然产硫化汞 因色红叫丹砂,人造的称为银朱或灵。
最早关于以硫黄、水银升炼制取人工丹砂的明确记载见于 丹经《太清石壁记》,唐代以后,炬制灵砂便在炼丹术中 占了很大的篇幅,其反应为:
人造硫化汞可能是人类最早用化学合成法制得的产品之一, 这是炼丹术在汞化学上的一大成就。
• 唐代炼丹家狐刚子著 《黄帝九鼎神丹经诀》 中指出“化丹砂即需石胆(CuSO4)”也就是 说溶解丹砂除用醋和硝石外,还要加石胆,丹 砂在醋和硝石的混合液中本来难于溶解,但 是有硫酸铜存在时,却可以溶。用化学的观 点分析,硫酸铜在反应中可能起到了催化剂 的作。
汞齐
• 水银可与金、银、铅、锡等形成汞齐,这一点在 炼丹实践中早就被注意到了。魏伯阳对铅汞齐有 所描述,陶弘景对汞齐说得更清楚,“水银,能 消化金、银使成泥,人以镀物是也”即金、银与 汞化合形成汞齐可以用以镀金、银;《唐本草余》 则最早记载了用水银、白银、白锡形成三元汞齐 制作“银膏”用于补牙,这是世界上最早的补牙 合金。另外,宋人《诸家神品丹法》中有《化庚 粉法》,就是利用金汞齐制造金粉的方法:先制 成金汞齐,再加入食盐,然后蒸发掉水银,溶掉 食盐,留下来的就是粉末状的黄金。
(1)在丹砂中混入黄矾[KFe(SO4)2∙12H2O]
(2)把丹砂放在铁釜中加热(而不用土釜), 或借助于铜、铅来促进HgS 的分。
HgS+Fe=FeS+Hg↑ HgS+Pb=PbS+Hg↑ HgS+Cu=CuS+Hg↑
• 到了宋代,又找到了往HgS中混入更廉价的木炭 方法,宋代的《修炼大丹要旨》中就记载了此法
抽砂炼汞
• 自然界中是有天然水银存在的,但产量极。 据记载,春秋战国时期和秦代的帝王墓中 都放置了大量水银,且战国时医药中也已 用到水银,同时也兴起了鎏金术,估计那 时已经从丹砂烧炼水银。最初是用简陋的 低温焙烧法,反应为:
• 汞的产率很低,而炼丹家们居然摸索到了 借助某些手段促进Hg• • • • • 从丹砂中升炼水银。 HgS+Fe=FeS+Hg↑ HgS+Pb=PbS+Hg↑ HgS+Cu=CuS+Hg↑ 汞与玄黄(铅丹Pb3O4)、硫黄(S)加热, 又生成红色的氧化汞,或重新返回成红色 丹砂。这就是“还丹”。 • 合成了粉霜(HgCl2)和轻粉(Hg2Cl2)。 二者成了疡科之圣药。
炼丹术中的化学
• 炼丹术 • 古代道家或道教徒等以金石类矿物为原料, 采用化学方法炼制成自以为令人长生不老 而实际上有毒“丹”药的技术与方法。 • 炼丹术是古代炼制丹药的一种传统技术, 是近代化学的先驱。
一、中国炼丹术形成发展
战国至汉初,追求长寿永生。方士鼓吹食金服玉可不死,其中就包括丹 砂(HgS ) 。 汉武帝开始,炼制丹砂以制作“黄金”食器。 东汉后期,道教创立。道士炼丹开始。皇帝好“神仙方术”。当时,儒 生倡谶纬之学,方士搞神仙方术。二者合流,影响很大。 周代、春秋战国数百年间,阴阳五行学说影响,合药要阴阳相配相制,治病 要以五毒攻之。 “五毒”:分别为汞、砷、铜、铁等毒性强烈的矿物。 丹砂(HgS)、雄黄(As4S4)、 石胆(CuSO4)、 礜石(FeAsS)、 磁石(Fe3O4黑色)。 魏晋南北朝名士服用“寒食散”(五石散):紫石英(含锰石英)、白 石英(SiO2硅)、赤石脂(Fe2O3暗红色)、钟乳石(CaCO3)、硫黄(S)。 中国炼丹术的鼎盛期在唐代。皇帝、王公贵族、士大夫均热衷于此。五 色而有剧毒的矿物有: 红——丹砂、铅丹(Pb3O4) 、赤石脂; 黄——雄黄、雌黄(As2S3)、硫黄; 青——石胆、石青(曾青)。 这些含汞、砷、铅剧毒矿物,服用后导致突然死亡。奇怪的是后世宋代明代 更甚。原因在于刺激作用。
二、中国炼丹术的理论
• 1 指导思想:“假求外物以自坚固” • 黄金、白银有很强的抗蚀性。“金性不败朽,(服之)寿命得长久。” • 长生不死和羽化飞腾紧相连。金、银等久不变质;丹砂、雄黄等变化 莫测,灵异非常。 • 仙药的原料依次为:丹砂,黄金,白银,诸芝,五玉,云母,雄 黄,……松柏脂,茯苓,地黄,麦冬。还会用到一些令人困惑的材料: 唾液,人尿,马粪、牛粪、狗粪,初经血。 • 2 药性作用:阴阳五行学说解释 • 阴阳变化的法则有其合理性,但化学变化要复杂得多。五行相生相克, 服五色之药有禁有宜,毫无道理。 • 中国药物中至今仍见各种以“丹”命名的传统特效药,在镇痛、消毒 等方面,功效奇特。 • 3 金银地位:点化金石 • “丹阳金”(砷黄铜);黄铜(锌铜合金)。 • 中国炼丹术的主要目的,是为了求长生而追求得到神奇妙药,理论是 荒谬的,实践是荒唐的。由此可见中国古代学术的基本模式:阴阳五 行为指导,神秘操作为特点,魔术、幻术、骗术乃至自欺欺人之术充 斥其间。
我国炼丹家在“抽砂炼汞”的实践中,客观上已经运 用了现代化学中的质量作用定律理论,即把可逆反应 中的生成物从反应体系中排除(使生成SO2、FeS、 CuS、CS2等),那么就可以促进反应的正向进行。
人工合成氧化汞
• 水银在空气中以文火(低于350°C)加热,表面 就会生成一层红色的HgO,色貌与天然丹砂相似, 在当时的条件下,不少方士把它误作丹砂,如葛 洪 《抱朴子内篇· 金丹》所说:“丹砂烧之成水银, 积变又还成丹砂”一语,而目前化学史界已比较 一致认为是指以下反应: