炼金术的化学与哲学.ppt

,趣说化学,炼金术的化学与哲学,Alchemy Chemistry,主讲：章文苑,西华大学 物理与化学学院,主要内容,绪论：炼金术 现代化学 炼金术的哲学思想 炼金术的符号及装置 从炼金术大师到化学家 现代炼金术,1.绪论,炼金术：现代化学的起源,西华大学 物理与化学学院,什么是炼金术,Chemistry（化学）源于英文中的炼金术一词：Alchemy. Alchemy源于阿拉伯文Al-Kimya,意为技术 炼金术致力于制备点金石，将贱金属转变为黄金或制备长生不老药 炼金术是探索物质形态的化工技术的早期形式，也反映了人类文明早期的宇宙论,哲学？,炼金术,艺术？,化学？ 科学？,神秘学？ 宗教？,西华大学 物理与化学学院,什么是炼金术,炼金术是盛行于中世纪的，综合哲学思想与化学实践于一体的一门学问，其目标就是将贱金属转化为纯金或制出万灵之药。,点金石 Philosophers Stone,黑化,白化,黄化,红化,西华大学 物理与化学学院,炼金术的历史,古代文明中的炼金术文化,前3000左右 埃及 埃及的冶金、建筑、调配药剂、制作染料颜料、织布等工艺技术已十分发达,前7世纪 古希腊 古希腊哲学、科学的繁荣，为炼金术提供了理论基础,前4世纪 中国 随着道家学说的传播，中国出现求取长生不老药的人,前3世纪 埃及和美索不达米亚人就已掌握了玻璃制作工艺，造出了有色合金和人工宝石,泰勒斯：水生万物、万物有灵 赫拉克利特:万物本源是火 德谟克利特：原子论 亚里士多德：提出4种基本元素“水土火气”,西华大学 物理与化学学院,炼金术的历史,炼金术传入阿拉伯,3世纪 3世纪是炼金术的繁荣期，但受到罗马帝国的打击，之前所取得的发展被摧毁,6世纪前后 炼金术传入拜占庭，但由于罗马帝国向来反对一切巫术活动，炼金术学说也受到抵制。,7世纪 随着伊斯兰文化的扩张，赫尔墨斯学说传入阿拉伯世界，那里逐渐城外炼金术的中心,810世纪 阿拉伯著名的炼金术大师出现，大量炼金术著作被翻译，炼金术在阿拉伯世界得以传播,西华大学 物理与化学学院,炼金术的历史,炼金术传入欧洲：黄金时期,12-13世纪 炼金术传入欧洲，在200年中，与高度发展的中世纪基督教发展起来，产生了很大的影响,14世纪 伪炼金术士越来越多，1317年，教皇约翰二十二世颁发禁令，一些炼金术师被控为异端。,15世纪 炼金术达到鼎盛，大批的炼金术大师和炼金术著作涌现出来，宫廷和贵族对炼金术事业予以支持。,16世纪 炼金术开始走向衰落，仅局限于几个宫廷之中，同时也有介绍炼金术的文选出版,西华大学 物理与化学学院,炼金术的历史,炼金术的现代发展,17世纪 玫瑰十字团出现，他们使用诸多炼金术符号，并留下很多神秘人物及奇遇故事,18世纪 随着现代科学的兴起，炼金术逐渐被化学和物理所取代，这门神秘学说无法与新兴的科学抗衡,19世纪 炼金术不再为人们所热衷，但扔不时有炼金术作品问世,20世纪 署名福尔康纳利的神秘人物发表两部著作，引起轰动。传说二战时出现了一名用炼金术治病的炼金术士。,罗伯特波义耳： 怀疑的化学家,艾萨克牛顿： 最后的炼金术大师,荣格： 炼金术与心理学,帕拉塞苏斯： 医学化学之父,2.炼金术的哲学思想,从某种意义上说，炼金术是一种哲学思想的传承。它是一种途径、一种方法、一种实践哲学，通过对小小长颈瓶中发生的化学反应的思索，来实现对宇宙“存在”的思索。,西华大学 物理与化学学院,第一原质（Prima Materia）,一即一切，一构成一切，一中有一切，若一不含一切，则一亦是无by 犹太女人玛利亚 在各种自然现象和万物中，有一种唯一重要的生命起因在起作用，它是独一无二的，并通过动物、植物和矿物等无数形式体现出来，这个物质就是第一原质。 铅？铁？金？汞？盐？硫磺？醋？火？土？水？血液？精神？月亮？龙？宇宙,西华大学 物理与化学学院,大宇宙和小宇宙,宇宙中所有的物质被看做具有同一模样，只是他们的等级有所不同。最高点是恒星和行星构成的大宇宙，它支配着彼此关联的小宇宙，小宇宙再现了大宇宙的结构。人也是一个小宇宙。 As within, so without; as above, so below. 上至神、自然、地球，下至人体、精神、灵魂，内外上下相应表现的是一个同一和谐的宇宙。,西华大学 物理与化学学院,人体小宇宙,大宇宙和小宇宙,by Kircher : Musurgia universalis,七大行星,七大金属,七大器官,西华大学 物理与化学学院,四大元素,基于亚里士多德理论发展而来的炼金术四大元素理论，与第一原质理论结合，支撑起了炼金术的整个世界。 亚里士多德认为，所有物质皆是以第一原质为根本，加上湿、干、热、冷四大性质中的两种，就构成了四大元素。,四大元素在炼金术上的发展远远超过了物质的范畴，中世纪的炼金术士们把四大元素和人体内部和外部、行星和星座、几何形状以及人的个性品质等联系在一起。一个名叫罗杰弗鲁德（Roger Fludd）的炼金术士认为，当所有元素连在一起，并彼此和谐的时候，炼金石/贤者之石就炼成了。阿拉伯炼金术大师贾伯也依据传统的炼金术理论，加入其均衡的概念，形成一套独特的炼金术计算法。,亚里士多德（前384前322年）,西华大学 物理与化学学院,土,第一原质+冷+干,对应的事物,代表：北方、五角星、阴性、繁殖力、黑暗、安静、实用性、繁荣、收获、耐心、责任感、无聊、停滞、绿色、宇宙力量的物质化,火,第一原质+热+干,对应的事物,代表：南方、剑、阳性、活力、勇气、抵御外敌的力量、奋斗、仇恨、妒意、愤怒、橘色,气,第一原质+热+湿,对应的事物,代表：东方、权杖、阳性、智慧、能量、竭力、社会性、轻浮、奢侈、魔法师的意愿、黄色,水,第一原质+冷+湿,对应的事物,代表：西方、圣杯、阴性、生育力、果实、魔法、自然节律、激情、敏感、接受能力、不稳定、蓝色,-冷+热,-热+冷,-干+湿,-湿+干,西华大学 物理与化学学院,第五元素,第五元素（Quintessence）的概念和追溯至古希腊时代，是推动充塞宇宙空间的天体运动的力量,可控制第一原质与四大元素的结合 以太（Ether）; 纽玛（Pneuma）; 精英（Spiritus） 在中世纪的欧洲，炼金术士们热衷于从各种物质之中抽取纽玛，他们常常使用蒸馏设备，他们认为物质遇热产生的蒸汽里面就含有第五元素的成分 蛋类是炼金术士们常用来蒸馏第五元素的物质。,西华大学 物理与化学学院,铁、铜、铅、锡、汞、银、金18世纪后半叶人们发现铂之前认知的所有金属。 早在铁器时代炼金师们就相信金属可以成长并转化。矿山之所以产铁而不产金是因为矿藏还没有成熟。 受到生物必经出生、死亡、复活的轮回思想的影响，炼金术士们认为金属也会死而复生，炼金必然经历一个腐败的阶段，金属才可能重获新生变成纯金。,七大金属,西华大学 物理与化学学院,七大金属与七大行星,依据哥白尼日心说之前的宇宙模型，吸收了占星术的成分，按照其颜色特征，七大金属与七大行星对应起来,西华大学 物理与化学学院,16世纪的炼金术理论三原素,三原素（Tria Prima 或Three Primes）指硫磺、水银和盐。这个理论由帕拉塞苏斯在16世纪确立。 硫磺（黏合剂）是一种处于稳定与可变之间的物质，具有可燃性。水银（变化剂）则是可变的，流动的挥发性的。盐（凝结剂则处于稳定状态） e.g. 木头燃烧，其产物就反应了它的构成,帕拉塞苏斯,西华大学 物理与化学学院,独特的炼金术计算方法,炼金术士们不仅相信第一原质的存在以及四大元素、七大金属及三原素等理论，还创造出各种计算方法来确定在物质中这些元素的含量。,3.炼金术的符号与装置,西华大学 物理与化学学院,Alchemy Symbols,Alchemy Symbols,西华大学 物理与化学学院,炼金术实验室,Laboratorium=Labor(工作场)+ Oratorium(祈祷室),海因里克库拉特永恒的智慧大观,瑞士的一个炼金实验室遗迹,西华大学 物理与化学学院,炼金术的装置 长颈瓶,长颈梨形玻璃瓶是炼金术士们必备的容器，它有一个颀长的有点弯曲的脖子和钟形的大肚子 在炼金术士眼里，它就是一个小宇宙，代表着大宇宙，它是孕育和繁衍一切生命的起源。它体现着炼金术士的思维和行为,西华大学 物理与化学学院,炼金术的装置 分馏皿（炼金术士的染色板）,分馏皿：（A）希腊著作中所示；（B）泰勒推测的复原。,中间有一个陶制的炉篦，以防止生成物流回底部,需要蒸发/升华的物质放在圆筒的底部,圆筒的下方有一个可添置木炭的加热装置,分馏皿可能是一个两头可封闭的，并由外部进行加热的圆筒,圆筒上方有一块板，上面放置需要加热的金属箔片或粉末,西华大学 物理与化学学院,在炼金操作中，蒸馏皿被放在一个底端密封的圆筒形容器里，内盛水银、硫磺或其他通过加热将完全或部分气化的物质，在蒸馏皿跟蒸馏瓶一起使用时，分馏皿（kerotakis）常用来指整个蒸馏装置。 上面放置要用蒸气处理的金属（一般做成箔或粉）；仪器的上部用一个半球形的盖封住。加热过程中，易挥发物产生蒸气，其中一部分沁入金属，其余部分在仪器的顶部冷凝后流回底部。 根据使用的金属和蒸气的不同，生成物的性质也不同。如果蒸馏皿上放的是铅和铜，用硫来产生蒸气，则会产生一种黑色物质，炼金术士们对这种黑色物质极为注意。 他们假定黑色物质或变黑的过程（melanosis）代表了转变的第一阶段；根据他们的理论，其后分别变白（leukosis）或产生白色物质、变黄（xanthosis）或产生黄色物质，有时还会出现更进一步的变紫（iosis）或产生紫色物质。,炼金术的装置 分馏皿（炼金术士的染色板）,古埃及炼金术士、女发明家 犹太女人玛利亚（ Maria Prophetissa）,西华大学 物理与化学学院,希腊炼金术的装置图，有蒸馏皿、蒸馏器、烧瓶、水浴装置、沙浴装置,摘自牛津大学技术史,炼金术的装置 蒸馏装置,（A）架在加热器上的三臂蒸馏器； （B）这种蒸馏装置的复制品。,有三个喷嘴的蒸馏器被称作三臂蒸馏器，它仍由犹太女人玛利亚发明。玛利亚的著作中给出了一些制作三臂蒸馏器的要点：应制作三根铜管或青铜管，每根长1.5肘尺，管壁比糖果店里用的煎盘稍厚，每根管的末端应做得与接受瓶颈尺寸相符，另一端与铜或青铜的蒸馏头焊接在一起，蒸馏头应接在盛有被加热物质的陶器上，连接处用浆糊密封，在排水管与接受器之间也是如此。 犹太女人玛利亚还发明了水浴装置,西华大学 物理与化学学院,炼金术的装置 蒸馏装置,炉子里面的蒸馏装置：（A）蒸馏罐；（B）水浴口；（C）熔炉；（D）炉篦；（E）除灰装置；（F）接受器。,放在炉子上的蒸馏器，蒸馏器后面是燃料加入管,西华大学 物理与化学学院,炼金术的装置 蒸馏装置,达芬奇设计的炉子和蒸馏装置,1500年左右的蒸馏装置，炉火上水浴加热，侧面有燃烧补给管。,诺顿的化学实验室（局部），正在进行蒸馏和升华操作,西华大学 物理与化学学院,炼金术的装置 熔炉,煅烧装置 浸煮炉是用结实的砖块砌成的，表面没有炉格,熔化装置 用来熔化金属的，其中用到了陶制坩埚,水浴结晶装置 溶解炉由一个架在火上的水锅，以及一个用铁钳或其他装置固定住的圆锥形细颈玻璃瓶构成,由于没有温度控制装置，炼金术士们为了控制温度，采用了不同的燃料，如木炭、油、蜡、沥青、泥饼及动物干粪便等，每一种燃料都需要有专门形状的火炉、烟道、风挡等。另外为了实现不同的实验操作，就有了各种型号规格的熔炉。,西华大学 物理与化学学院,诺顿的实验室（局部）。注意桌上的天平，这可能是第一个带有玻璃罩的天平,阿格里科拉使用的冶金天平,炼金术的装置 天平,西华大学 物理与化学学院,炼金术的装置示例 波义耳的实验室,炼金术中常用的鹈鹕嘴回流装置,玻义耳的实验室,4.从炼金术到现代化学,西华大学 物理与化学学院,从炼金术到近代化学,炼金术与近代化学有着本质的区别，对于炼金术而言，他们的兴趣在于那块神秘的石头，而化学关注的是产生变化的过程和规律。但炼金术为现代化学的实验器具、方法甚至理论作出了不可磨灭的贡献,西华大学 物理与化学学院,炼金术士的化学成就,西华大学 物理与化学学院,炼金术士的化学成就(2),西华大学 物理与化学学院,炼金术士的化学成就(3),西华大学 物理与化学学院,医学化学的始祖帕拉塞苏斯,试图把医学和炼金术结合起来成为一种新的医疗化学学科。他认为炼金术的过程是“将天然的原料加工成为适合某种新要求，对人类有用途的产品” 提出人体“三原素”（水银、硫磺和盐）理论，认为人的疾病是由于这三要素的不平衡产生的，主张用矿物治病 认为疾病具有高度特殊性，特定的疾病用特定的药物治疗，主张把药物中有效成分分离开来。帕拉塞苏斯研究了各种无机物质的分离、提纯及他们之间的化学转变，指出了白矾和蓝矾的区别、二氧化硫的漂白作用、铁与硫酸作用会析出气体等化学现象。体现了分析化学的思想。 帕拉塞苏斯开辟了中世纪炼金术的新方向，开辟了医学化学学科。他的追随者创立了玫瑰十字团。,帕拉塞苏斯,西华大学 物理与化学学院,生物化学之父海尔蒙特,海尔蒙特（Jan Baptist van Helmont 15801644），比利时化学家，生物学家，医生.炼金术向近代化学转变时期的代表人物。,海尔蒙特认为化学的定量分析能使医学更为精确。他是第一个用化学去了解人的生理构造，进而提出医治方法的人 研究人的体内结石现象，用尿酸与钙作用产生白色结晶，模拟人体内肾结石、胆结石的形成原因。 试着把许多人体内的生理现象，用人体外的化学实验去研究，其中最著名的试验是他用管子伸入胃中抽取胃液，研究胃液对食物分解的功能。他发现胃液过多会造成身体不适，可以用碱性物质去中和，治疗胃酸过多的现象。 当时又流行一种万能溶剂，能将植物油溶解成水，他仔细研究，发现那是硝酸，遇到碱中和成水，他首先提出“酸碱中和生成水”。 他燃烧62磅重的木炭，只剩下1磅的灰，有61磅都不见了，他称这看不见的为gas.,西华大学 物理与化学学院,生物化学之父海尔蒙特（2）,著名的柳树实验,把两百磅的土壤烘干称重，然后在土里种下5磅重的柳树种子，收集雨水灌溉；五年后柳树长成169磅3盎司重，土壤再烘干称重，只少了2盎司。这证明树木的重量增加来自雨水而非土壤。 海尔蒙特研究柳树实验的动机是为了印证圣经创世记第一章 海尔蒙特从柳树的实验，已经想出空气中的二氧化碳是供给植物生长的另一个物质。他继续以燃烧木头研究二氧化碳。一六四四年十二月三十日，在位于贫民区的实验室内，他中毒身亡：不是死于二氧化碳，而是死于他所不了解的另一种足以致命的有毒气体-一氧化碳。,西华大学 物理与化学学院,走出炼金术的迷雾罗伯特波义耳,主张实验与观察才是形成科学思想的基础。认为化学是一门独立学科，其目的不在于醉心于炼金术和医学，而应在认识物质的本性。 关于空气的重量及物理力学实验，第一次鲜明地向亚里士多德“四元素论”、医学化学的“三原素”发起冲击。提出了著名的波义耳定律：在密闭容器中的定量气体，在恒温下，气体的压力和体积成反比 发明了抽气机，制成减压蒸馏装置。 1660年波义耳等12人成立“促进物理、数学的实验知识”学会 英国皇家学会（1662） 燃素学说,Robert Boyle,西华大学 物理与化学学院,罗伯特波义耳:怀疑的化学家,1661年8月，波义耳的里程碑式的著作怀疑的化学家诞生了。该著作第一次提出“元素”的概念。 组成复杂物质和分解复杂物质时，最后所得到的那种最简单的物质。 万物之源的元素，不会是柏拉图和亚里士多德的4种，也不是医学化学家的3种，而是有许多种。 炼金术士所认为的元素，哪些是真正的元素呢？ 波义耳“火微粒学说”统治化学界100年，直到1774年拉瓦锡氧化学说问世 “化学，为了完成其光荣而又庄严的使命，必须抛弃古代传统的思辨方法，而应像物理学那样，立足于严密的实验基础之上”,西华大学 物理与化学学院,最后的炼金术士牛顿,牛顿去世后，他的手稿中发现了有关炼金术的研究50多万字,“从18世纪以来，牛顿一向被认为是第一个，也是最伟大的近代科学家，是一个理性主义者，他教导我们作出冷静的思考和无偏的推理。可是我要说，我不认为如此牛顿并非理性时代的第一人，却是最后一个魔术师、最后一个巴比伦人和苏美尔人.”,by凯恩斯（1942）,5.现代炼金术,西华大学 物理与化学学院,transmutation,In ordinary chemical reactions, we cannot transmute elements into different elements.,changing one substance into another,COPPER,GOLD,西华大学 物理与化学学院,1895 年, 贝克尔发现物质放