一、由火引发的早期化工实践
可怕而又神奇的火
在远古时期，雷电或自燃山火引发的森林大火，顷刻间吞没了一切，树木草场被烧焦，来不及逃脱的动物被烧死。目睹这一凄惨景象的原始人也像其他动物一样感受到了火的可怕，他们猜测这准是天神地魔在作祟。但他们又发现，火是可以利用的，它可用来防御伤人的猛兽，还可以照明取暖、烧烤食物，而且烧烤后的兽肉或植物根茎更可口（图1—1）。此后，人们主动地把火种引进山洞，并设专人来维持火种的延续，火逐渐成为人们生活中离不开的伙伴。火不仅为生活带来了便利，而且让熟食逐渐取代了茹毛饮血的饮食方式。熟食利于消化和营养的吸收，增强了体质，减少了疾病发生，对于人类自身的进化产生了深远的影响。
考古发现，中国古元谋人在距今约170万年前，古蓝田人在80万—100万年前，都利用过火。距今40万—50万年前的北京人已有较多的用火经验，在房山周口店他们居住过的山洞里不仅发现了厚达2米的火烬层，还有被熏黑烧裂的石头和动物骨头。世界其他民族的祖先大多都经历了这段利用火的岁月。学会利用火这种自然力是人类智慧的一个重要表现。
人类最早利用的都是自然界的野火，从野火中取得火种。但引进火种要受自然环境的制约，火种难免会遇到难以抗拒的因素而熄灭，因此人们必须找到较易取得火种的方法。在制作石器工具时，人们发现某些石块相击能产生火花，但是产生的火星一闪即灭，难以引燃起火。倒是在加工木制工具时，发现枯木间猛力相摩擦不仅会发热，而且摩擦出来的木屑热到一定程度也会自燃，假若预先准备好干草之类的易燃物，就可以借此取得火种。原始人就是这样发明了钻木取火，循此道理还发明了锯法取火、弓钻取火、犁法取火等方法（图1—2）。进入青铜时代后，人们曾利用青铜铸的凹镜，聚日光而生火，这铜镜被称作“阳燧”。后来当人们炼得钢铁后，又发明了用高碳钢制成的火镰击石生火的方法。这一方法在中国直到宋元时期才被推广采用，取代流传甚久的锯法取火。
大约在公元前2世纪，汉代淮南王招养的方士发明了“法烛”（后世称“发烛”），它是在一根松木条上涂上硫黄，实际上是用于快速引火，现在人们把它看作原始的“火柴”。大约到了18世纪，人们利用易燃的白磷制得了真正的火柴，但由于白磷有剧毒，生产的风险太大，难以推广。直到19世纪，化学家才用红磷取代白磷生产出相对安全的火柴，火柴逐渐成为火种之源。当今使用燃气的电子打火机又淘汰了火柴，取得火种成为轻而易举之事。
有意识地控制火、利用火是人类支配自然力的伟大开端。人们用火将泥土烧成陶器，由矿石冶炼出金属，用火所产生的高温实现了众多物质的化学改造，这就引伸出了原始的化工生产。许多物质的燃烧都会释放出热和光，热和光给人视觉的直接印象即是火。燃烧是自然界常见的一种化学现象，其实质是某些物质的氧化还原反应。因此用火的过程，即实践高温下物质变化的过程，就是化学知识积累的过程。
泥沙烧出了陶瓷、玻璃
人们天天与地球表面的岩石、泥土打交道，因此岩石、泥沙成为人们最早考察和利用的物质之一。除去采用合适的岩石作工具之外，人们还发现许多柔软可塑的泥土经高温烧烤后会变得坚硬。根据对这一现象的试验，人们终于学会了制陶。美国社会学家摩尔根（L.H.Morgan，1818—1881）在19世纪考察美洲的制陶术后，在其著写的《古代社会》中写道：“在没有陶器以前，人们烹煮食物的方法很笨拙，其方法是：把食物放在涂着黏土的筐子里，或放在铺着兽皮的土坑里，然后再用投入烧热的石头，把食物弄熟。”在该书的注释中，他还指出：“戈盖于17世纪最先提醒大家注意陶器发明的过程。他（指戈盖）说：‘人们先将黏土涂在这样一些容易着火的容器之上以免被烧毁，以至后来他们发现单用黏土本身即可达到这种目的。于是世界上便出现了制陶术了。’”戈盖的说法是可信的，但是制陶术的发明绝不会只有这一种途径。
人类掌握了制陶术，标志着蒙昧时代的结束和野蛮时代的开始。生活对存储器、饮食器、烹饪器的需求，使能满足这一系列需求的陶器大受欢迎。制陶的原料丰富，取之方便，制作简单，因而制陶业获得了较快发展。考古资料表明，世界各个文明发源地大致都在新石器时代，距今约一万年前出现了陶器。陶器的品种和生产工艺的发展几乎都经历了相同的历程。陶制的生活用具和工具的使用对于原始人从以采集渔猎为主的游牧生活向以种植业和畜牧业为主的定居生活过渡有很重要的推动作用，陶器逐渐成为人们日常生活不可缺少的用具。
制陶术主要包括三个环节，一是陶土的选择和加工，二是成型工艺，三是烧成技术。尽管制陶所需的黏土大多是就地取材，但并不是所有的黏土都适宜制陶。实践使人们认识到，最好是选择那些杂质少、黏性大的易熔黏土为原料，因为这种黏土经加工后的泥料具备相当的可塑性和凝胶性。所谓的可塑性是指在外力作用下可发生显著形变而不断裂的性质；所谓的凝胶性是指在外力作用下或干燥过程中，坯体不易开裂的性质。泥条的这两种性质都取决于黏土中氧化铝和氧化硅的某些盐类胶体及铁、镁、钠、钾等氧化物所生成的电解质盐类间的合理配比，即与黏土的化学组成和化学结构有关。具体的加工方法就是对陶土进行淘洗和陈放。淘洗能去除杂质和粗大的沙砾，陈放则能使黏土中一些固态成分吸水后变成饱含结晶水的凝胶体。成型工艺主要是物理过程，可以充分展示陶工的构思和手艺。高温烧成则是实现化学变化的关键过程。通过高温的化学反应，黏土中由岩石风化而来的云母、石英、长石等会发生失去结晶水、晶型转变、固相反应及共熔玻璃相产生等化学变化。这不仅改变了黏土的形态，也改变了它的化学内涵。陶器是人类获得的第一种人工材料，制陶可以认为是一项最早的化工生产活动。通过1978年对云南西双版纳地区留存的传统制陶工艺的调查，我们知道，在原始社会烧陶技术大约经历了从平地堆烧到一次性薄壳封烧、竖穴窑、横穴窑的演进。从无窑到有窑烧陶，使陶器的烧成温度由700～900℃提高到950～1100℃。在当时，高温技术是实现物质化学转化的主要手段，高温技术的进步意味着人们利用自然力水平的提高。
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