古代对矿物的利用，除了陶器、青铜器和铁器外就算“炼丹”了。我们对古代的炼丹术总是不屑一顾，认为老祖宗是瞎胡闹。

古人为什么会有炼丹的想法呢？很显然，一是希望长生不老，二是要得到“点石成金”之法。从现在的科学分类来看，前者是药学，后者是冶金学。只可惜由于我国古代术士们把炼丹和炼金太过于神秘化，而使得历经近2 000年的炼丹术没有产生真正的药学、冶金学以及现代化学。

图1-4　古代炼丹现场模拟图

“炼丹术”产生的前提是人类初步认识了一些常见矿物，同时青铜器和陶器为炼丹提供了设备。陶器的制作距今差不多有万年的历史，在春秋战国时期，中国几乎能制造所有的青铜器生活用品。看过《西游记》的人都知道太白金星的炼丹炉是何等的精致与完善。

炼丹术这个看似荒唐的方术一旦打上神秘的宗教色彩，便会得到历代皇帝的青睐甚至痴迷。皇室的推动加上炼丹术士们营造的神秘色彩使得炼丹术得以大力发展。

其实，西方国家在相当长的时间内崇尚炼金术。但是，他们的炼金术和中国古代的炼丹术是不同的，中国古代的炼丹术包含后来发展的炼金术。因为，古代炼丹术士们认为“金液”是保证长生不老的主要成分，好的丹药需要有“金液”来配制。

炼丹术和炼金术不仅打开了人类不断认识新矿物之门，而且还可以合成新矿物或提炼金属。

据记载，炼丹的主要原料有五金八石三黄之说。“五金”指金、银、铜、铁、锡；“三黄”为硫黄、雄黄、雌黄；“八石”各说不一，一般指朱砂、矾石、硝石、云母、石英、石钟乳、赤石脂、黄丹。

此外，水银和铅也是炼丹的主料。这些原料，中原大地本也富有，一直为炼丹家所采用，并对这些试用过的矿物进行详细记载。如著名的南北朝炼丹家陶弘景在他的著作《名医别录》中记述了云母砂、马齿砂、豆砂、朱砂等和不同品质的丹砂的性状和产地；唐代著名道士衡岳真人陈少微在其著作《大洞炼真宝经修伏灵砂妙诀》中记载了对多种矿产丹砂性状的描述。汉魏时期的炼丹家狐刚子撰有《出金矿图录》，专述金银矿的冶炼。书中论述了金银的地质分布规律，已经将全区分为砂金和山金（脉金）两类，说明当时已开采脉金矿，是中国金矿开发史上的重要记载。狐刚子在书中还记载了几种金银矿石的冶炼方法及详细的工艺过程。

化学史家袁翰青（1905—1994）曾根据炼丹文献做出一个不完全的统计，炼丹家们所用到的矿物包括无机物和有机物在内，总共约有60多种，其中单质类金属或非金属有7种，氧化物类有9种，硫化物类有4种，氯化物盐类有7种，硝酸盐类有2种，硫酸盐类有5种，碳酸盐类有7种，硼酸盐类有1种，硅酸盐类有6种，合金类有若干种，其他类有14种。此外还发明了有机溶剂醋（CH3COOH）和酒精（CH3CH2OH）。

炼丹的需要大大地促进了术士们寻找矿物和对各种矿物性质研究的兴趣。在众多的矿物中有3种矿物是最基本的，一种是含汞的矿物，颜色鲜艳，大多为红色和黄色；一种是黄金；另一种就是铅矿物。

炼丹虽然有火法和湿法之分，但还是以火法为主。炼丹的过程就是尝试把不同的矿物按一定的比例进行烧制形成所谓“丹药”的过程。从现代化学和冶金学的角度看，这个所谓的“丹药”其实大多是金属或合金。(www.daowen.com)

在炼丹的过程中，由于对矿物的性质不熟悉，往往会出现一些意想不到的结果，火药的发明就是其中之一。唐宋两代的丹经中，与火药配方有关的资料颇多，记载了蜜（相当于木炭）同硝石、硫黄和雄黄一起，即为爆炸混合物。

丹砂（主要成分为硫化汞）是炼丹术中用得最多的矿物，导致对汞的研究比较深入。红色硫化汞（丹砂）一经加热就会分解出水银（汞），水银和硫黄化合生成黑色硫化汞，再加热使它升华，就又恢复红色硫化汞的原状。所生成的水银，呈液体状态，圆转流动，容易挥发，显得和寻常物质不同。

炼丹家在长期的炼丹过程中观察到了金属汞的很多性质，并记录在书中。汞齐就是一项非常了不起的发明。有记载的汞齐有锡汞齐、金汞齐、银汞齐和铅汞齐，并且还可以用汞齐的性质生产出金粉呢！

炼丹的另一个副产品就是所谓“胡粉”。胡粉是古代女士都要用到的化妆品，其实它的成分是碱式碳酸铅。我们的祖先早在汉代以前就可以制造化妆用的胡粉了，把制造青铜器的铅和醋进行熬制，然后加入石碱，把沉淀物进行脱水晒干就成为白色的“胡粉”。女士用的美白粉是不是源自于此？

火法炼丹的另一重大成就是单质砷的制备。葛洪《抱朴子·仙药篇》记载了6种处理雄黄的方法，其最后一法是用硝石、玄胴肠（猪大肠）和松脂“三物炼之”，雄黄（As2S2）和硝石（KNO3）同炼，可收集到三氧化二砷（As2O3），再先后用含碳的猪大肠和松脂炼两次，就被还原成为纯净的单质砷。

水法炼丹不能孤立地加以理解，实际上很多丹药都是水法和火法炼丹相结合的产物。

正是由于炼丹术一直都是和医药、道教相联系，炼丹家既是药学家也是道家，因此，有关炼丹和丹药记录的著述相当多，我国古代最有名的医药著作几乎都收录了所谓“丹药”，即矿物药。仅《本草纲目》中就列载了矿物药134种，其中金属类28种，玉类14种，石类72种，卤石（能溶于水的矿物）类20种，像金、银、铜、铁、锡，云母、石英、玛瑙，丹砂、水银、钟乳石，磁石、麦饭石、金刚石，食盐、硫黄、明矾、硼砂等。

遗憾的是，古代中国历经1 000多年的炼丹术没有能发展成为矿物学、冶金学和化学。究其原因，笔者认为，一是一个根本达不到的目标很容易使从业者丧失信心；二是所谓的“丹药”和“金”“银”都是假的，容易使消费者失去信心；三是工作太过于神秘使得成果不能分享，对于各种矿物的描述千差万别，不能被继承和发扬；四是炼丹术太过于官僚化，老百姓接触不到，是皇家和道家的游戏，皇家即使被骗也会像《皇帝的新衣》一样故弄玄虚。

但是，尽管如此，炼丹术和炼金术还是为我们积累了很多科学财富。首先，认识了一大批金属和非金属，并了解了其性质。例如，我国炼丹家魏伯阳、葛洪等对硫、汞、铅等元素都做了十分透彻的研究，并用化学方法来提纯和检验它们。其次，认识了许多化合物及其反应。

我国炼丹家葛洪观察到铅在不同条件下，氧化成氧化铅、四氧化三铅和二氧化铅等。中国药学家屠呦呦因发现青蒿素而获得2015年度诺贝尔生理学或医学奖，她的研究的突破性的灵感就来源于这位东晋药学鼻祖葛洪的著作《肘后备急方·治寒热诸疟方》。特别值得一提的是，西欧的炼丹家在后期已发现硫酸、盐酸和碳酸钠、氢氧化钠等重要化合物。再次，在实验技术上，不仅发明了许多仪器，如加热器、蒸馏瓶、坩埚等，而且掌握了许多实验操作技术，如蒸发、过滤、蒸馏等，特别是提纯物质技术的创立对研究物质的性质起了重要的作用。由炼金术发展起来的许多工艺，如炼钢、炼铁、造纸、制作火药等也随之得到发展。

唐末出现的火药也是炼丹实践的产物，16世纪利用“汞齐法”提炼金银把金银提升到繁荣的地步。古代“炼丹”术是不是矿物学、冶金学和化学的启蒙呢？