生命有开始，就必有结束。古代有一些人却梦想找到长生不老药，使自己永生，炼丹术就是古人炼制长生药的方术。其本意虽然荒谬，但历代炼丹家在长期的实践中，却发现了许多化学知识，为我们留下了一笔宝贵的科学财富。

炼丹所用的最主要的材料是丹砂，即红色硫化汞。晋代着名炼丹家葛洪听说交址(今越南)出丹砂，就请求去广西做县令，后来就留在广州罗浮山炼丹、着述，直至去世。在葛洪之前，东汉魏伯阳的《周易参同契》中也曾详细叙述汞及其化合物的性质。汞受历代炼丹家的青睐并非偶然。秦代我国已能大量生产汞，秦始皇墓中就“以水银为百川、江河、大海”。汞有一些奇妙的性质：它是金属，常温下却呈液态，易流动、挥发，易化合、分解，因此炼丹家幻想以这些性质炼成丹药“还丹”(精炼的晶体红色硫化汞)，服食可使“发白而生黑，齿落出旧所，老翁复丁状，耆妪成姹女”。他们在炼制还丹的过程中，发现了许多化学奥秘。《周易参同契》中说：水银受热就会挥发得无影无踪，但用硫黄就可以将它固定下来。这里讲的是硫与汞的化合反应。魏伯阳还指出了硫化汞在丹鼎中升华后“赫然还为丹”的现象。葛洪在《抱朴子》 中总结说，“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂”。丹砂经过锻炼生成了金属汞，硫则氧化成了二氧化硫，再让汞与硫黄化合，就生成了黑色硫化汞，黑色硫化汞经升华后就得到红色硫化汞晶体，这就是还丹。实际的反应过程是：

HgS+O₂→Hg+SO₂

Hg+S→HgS(黑色)→HgS(红色)如此精炼九次，就得到了纯度极高的成品，称 “九转还丹”。

汞能熔解多种金属而形成汞合金(汞齐)，《周易参同契》所说“卒得金华，转而相亲，化为白液，凝而至坚”，讲的就是汞齐的形成与性质。陶弘景也指出水银“能消化金、银使成泥”。由于汞合金有可塑性甚至流动性，所以汞齐可用于镀物，我国古代的鎏金、制镜工艺中，曾使用汞齐，宋代人还利用汞齐制造粉末状的黄金。

另一类受重视的炼丹原料是铅的化合物。汉代有一种用于化妆的东西——胡粉，即白色碱性碳酸铅。炼丹家发现 “胡粉投火中，色坏还为铅”。《抱朴子》中指出： “铅性白也，而赤之以为丹; 丹性赤也，而白之以为铅。” 铅通过化学变化可形成铅白(Pb(OH)·2PbCO₃)，铅白加热后经过化学变化，变成了红色的四氧化三铅，四氧化三铅经加热分解可制成铅。葛洪的这些论断显然很准确。

炼丹图轴 明 陈洪绶

在炼丹中，炼丹家们还发现了金属的置换反应。西汉就有“曾青得铁化为铜”的说法，曾青即硫酸铜，其溶液中浸入铁，铁表面很快就有了反应。过程为：

Fe+CuSO₄→FeSO₄+Cu

葛洪用铁块表面涂敷的方法发现，“以曾青涂铁，铁赤色如铜”，但“外变而内不化”，内部仍旧是铁。陶弘景后来发现其他铜盐也可以发生置换反应。炼丹家们的这一发现，后来发展成为古代的湿法冶金方法。

在炼丹过程中，化学反应的器皿也逐渐走向系列化，有些构思极其巧妙。如从丹砂中抽汞的蒸馏器，右边下部是一炉子，上部是一密封陶罐，左边是个冷凝罐，两罐之间有一根管子连通，这样的设备即使今天看来，也是相当完善的。

铅和汞都是对人有毒害作用的金属，丹药未能将谁永留世间，倒是让许多帝王、名士早逝。但是，在炼丹这种反科学的东西中却孕育了真正的科学，这正是人类认识过程的奇妙之处。

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