中国古代化学 精彩片段：
第一章 中国古代烧陶制瓷中的化学成就
中国是世界闻名的陶器古国，瓷器则更是我们祖先的一项伟大发明，被视为中华民族古代文明的象征。其精湛的制作技艺、悠久的发展历史和独有的民族特色以及清幽淡雅、姹紫嫣红的彩釉和彩绘，在世界上都是罕见的。它们既是我国古代灿烂文化的重要组成部分，也是人类文明史上的一个重要研究对象。在陶瓷工艺中，陶土、瓷土的选取与精制、陶瓷的焙烧技艺、各种釉料的选配、釉质烧制的火候与气氛的掌握以及瑰丽色彩的成色机理等一系列问题都与化学有密切的关系。所以，古代陶瓷工艺是早期化学工艺的重要组成部分，其中蕴藏了丰富的原始化学知识，可以说是古代人类探讨化学的先声。
第一节 中国制陶工艺的演进和化学成就
大约在距今一万年前，中华民族的各个文化发源地先后过渡到新石器时代。这时的经济生活已不仅是采集和渔猎，而且出现了原始的农业和畜牧业，人们开始过起较安稳的定居生活。生产的发展与生活的提高都需要更多更好的工具和器皿，如烹饪器、提水器、粮食贮存器以及像纺锤、纺轮之类用石料不便磨制的工具。陶器的发明正适应了社会生活发展的需求，它的出现也正是新石器时代开始的重要标志之一。陶器是怎样发明的？有各种各样的推测，有人设想：可能是人类先发现了粘土的可塑性，把它捏制成型，做成可爱的动物或崇拜的神灵偶像，一经晒干或偶尔落入篝火中，发现它变硬，不再怕水，于是进一步联想到捏制适用的器皿。又有人认为：最古的生活器皿有用枝条编制的，古代的人为了使其耐火和致密无缝，往往在器内外抹上一层粘土，在使用中，这些器皿一旦被火烧着，木质部分被炭化了，但却发现粘土部分不仅保存了下来，而且变硬，仍可使用，从而得到了制陶的启示。当然，各地区的陶器，其产生的过程也不会完全遵从相同的模式。但无论如何，取得完整的制陶经验，在古代需要经过漫长的岁月。
制陶的原料是粘土矿物，它的主要成分是长石和石英，还有少量的云母和赭土。当人们把粘土坯放入烈火中焙烧，达到一定温度时，泥坯中的这些成分就会起化学反应，生成少量的玻璃相，这些玻璃再把其他组分粘结起来，于是形成一个烧结的整体，一种新的物质。烧结所需的温度与粘土的成分有关，对同一类粘土，焙烧温度越高，当然烧结程度也越大，也更加坚硬。所以原始陶器是人类利用火，通过化学过程改造自然，制造出的第一种自然界不存在的新物质，堪称人类史上的一项伟大创举(图1-1及图1-2)。
在我国陶器的演进过程中，陆续出现了如下各类型的陶器。
(1)红陶与彩陶
我国最原始的陶器大约出现于新石器时代的初期。在江西万年县大源仙人洞发现过一个新石器时代早期的洞穴，从中掘出了数十块陶片，质地粗糙，厚薄不均，凹凸不平，混杂着石英砂粒，松脆易碎，胎色以红褐为主，也有局部呈红、灰、黑三色相间杂的，这是火候不匀的体现。这些都说明它们是简单地用手工捏成、以篝火烧制的。河南新郑裴李岗和河北武安磁山也出土过类似的原始陶器。
在大约距今6000多年前，原始陶器进步成为红陶，因为这种陶器的基色是灰红色或红褐色的。它是仰韶文化的代表作(彩图1)。如果把它们与原始陶器对比，可以看出有以下一些进步与特点。其一，质地较细，说明选料时对粘土经过了淘洗和澄滤；其二，厚薄均匀，器皿造型端正，对称性好，说明在制坯时大概已琢磨出泥条盘塑法和泥条圈塑法；其三，这种陶器上常常有彩绘装饰，那些图案是当时人们生活中某些方面的写照，是研究原始社会生活状况的重要依据，因此也很有历史价值。这种有彩绘的红陶又称为“彩陶”(图1-3)。其涂料经过科学检测，红褐色条纹是用赭石粉，即天然赤铁矿粉着色的；黑褐色是用铁锰矿石粉着色的；白色条纹是用白土(主要成分是硅酸铝)着色的，这是我国先民使用矿物颜料的开端；其四，器物质地均匀，硬度较大，表明焙烧火力均匀，温度达到了900℃以上，所以我国大约在新石器时代的中期已经有了烧制陶器的窑了。
在西安半坡遗址已发现了属于仰韶文化的窑场。当时的陶窑大体可分为横穴窑和竖穴窑两种(图1-4)，而以横穴窑较为普遍。横穴窑的火腔位于窑室的前方，是一个略呈穹形的筒状通道，后部有三条大火道倾斜而上，火焰由此通过火眼达到窑室。窑室平面呈圆形，直径约一米。火眼均匀分布于窑室的四周。竖窑的窑室则位于火膛之上，火膛为口小底大的袋状坑，亦以数股火道通于窑室。当时烧窑的燃料是木柴。这两种窑相比，竖窑较为进步，因窑室内火力均匀。陶窑当然也是经过长时间的改进才逐步完善的。
(2)灰陶与黑陶
这种陶器的原料仍是细粘土，但色泽黑灰或乌黑。有的坯体中含有细石英砂，则称为“夹砂灰陶”。那些石英砂很可能是人们有意掺加进去的，因为这样做可以使陶坯在晒干和焙烧过程中不易开裂。
灰陶内外通体呈黑灰色，这是由于陶坯中的铁质在还原气氛中生成了黑色FeO所造成的。所以陶瓷史家们估计，在灰陶的加工过程中，大概在窑内焙烧完成时为了加快冷却，便封闭窑顶和窑门，并从窑顶徐徐喷水，水与红炭作用可生成水煤气，于是使窑内成为强还原性气氛，而导致了FeO的生成。于此同时，在灰陶表面往往还被蒙上一层因烟薰而成的炭层，以至乌黑放亮，这种陶则叫“黑陶”。
个别黑陶出现于距今6000年前，但大量出现于4000到5000年前，即新石器时代的后期。有的黑陶制作工艺相当精巧，端正秀雅，体型对称性极好，质地非常均匀，壁极薄而坚硬，所以又被誉为“蛋壳陶”、“薄壳黑陶”。1930年在山东章丘县龙山镇城子崖就发掘出了这种黑陶，内壁有明显的圈纹，表明当时已采用了旋转盘式的陶车(图1-2)。所以黑陶被视为龙山文化的代表作，于是龙山文化又被称作“黑陶文化”。
(3)白陶