日译镰谷亲善等中译项俊杰
1.4来自矿物提炼技术中的遗产
涉及化学的炼金术及采矿冶金等现场操作的技术、特别冶金技术对化学的进步作出了重要的贡献。但是由于现场操作的工匠们几乎都是没有受过教育，所以没有留下什么著作。在16世纪欧洲的采矿业成为了一项重要的经济活动，所以出现了许多以此为主题的小册子或笔记，这些小册子中有许多反映了当时的化学领域的技术现场的状态。
小册子的主要作者有毕林齐奥、阿古利可拉和艾尔卡等，特点为其内容多为同时期的炼金术著作中没有的实际操作方法及经验，是工匠们为指导现场操作而写的小册子，几乎没有什么理论上论述。作者不详的《实用矿山笔记》又名《关于矿石的小册子》于16世纪初出版发行，并多次印刷。小册子主要记述了各地的矿石的分布情况。而小册子《试金笔记》则是关于如何检验是否为真金的技术，这在化学上有重要的参考意义，该册子其后屡屡被重印。
上述小册子中主记载了天平和砝码、试样采取、试金石、炉子和坩埚、吹灰法、金银铜的分离、渗碳、贵金属的回收、铸造与货币铸造的操作方法及金和银的各种处理技术。
关于当时的采矿与冶金两方面内容的小册子是毕林齐奥（Biriguccio）的《关于冶炼术》，其主要内容为关于有商业价值的矿石、矿物、冶炼技术、试金术、金属的分离提纯、炼金术、蒸馏与升华、加热技术方面的经验的记录和笔记。萨克森的医生阿古利可拉（Agricola）留下了关于地质学和冶金学方面的庞大的资料，他的小册子《关于金属Deremetallica》于公元1556年出版，与毕林齐奥相同阿古利可拉仅就采矿和冶炼中实际操作进行了描述记载，并辅以示意的木刻插图加以说明。阿古利可拉早期的作品还涉及度量衡、矿物的分布、矿石的起源等方面的内容。
1547年艾尔卡（Ercker）的《金属及各种矿物的主要种类》在布拉格出版了，艾尔卡是当时的神圣罗马帝国的矿山总督，记述的对象与阿古利可拉相同，但是更加强调了试金术。当时关于金属方面的小册子重点都在贵金属及其可能的杂质铜和铅等金属上。
在上述关于试金术的小册子中显示出炼金术师们正在致力于确立一种定量分析的鉴定方法。这些试金术与灰吹法相似，其目的与其说为了正确地测定矿石中金属的含量，但是定量分析法的目的完全是出于实用上的目的，就是为了检测矿石中贵金属的含量，不如说是为了测定可能从矿石中提炼出的金和银的含量。于是试金术导入了之前的炼金术中完全没有的定量操作的方法，其目的也是出于纯粹的实用目的：测定矿石中可能提炼出的金属的量以及测定用于货币及宝石所使用的金和银的纯度。
当时试金所使用的设备主要有砝码、分离皿、坩埚、烧瓶、蒸馏器、试金石，此外还有马弗炉和天平。制作精良的天平的精度已经达到了0.1mg，精度高的天平通常被放置在保护容器中使用，砝码的大小尚无标准，测量较大的质量时采用砝码的倍数来表示。
试金用天平
通常的分离方法是把金属中的不纯物氧化后利用灰皿来吸收，再称量所余下的贵金属的重量，余下的贵金属中的金和银可以硝酸分离出来。但是当时的试金石法及密度测定法均无法得到非常精确的结果。1659年戈拉乌巴发现了火焰颜色在定性分析方面的重要性，并开始使用玻璃球来对矿物进行定性分析。
试金炉及其他试金装置
关于金属的知识，这一时期的炼金术师们除了从古代就已知的七种金属之外，又确认了砷、铋、锑、锌这四种金属的存在。尽管上述四种金属虽然很早以前就为人所知，但是那时人们通常把它们误认为是混合物或铅及水银之类金属。
关于冶金术的著作中也谈及了其他的无机化学的技术例如关于玻璃、陶瓷器、火药、盐及酸等制造工艺。每当上述实际生产制作技术出现新的进展时就会有新的小册子出版。贝尔纳尔·帕里西进行了大量的瓷器的釉药的实验，开发出了一种色彩极具魅力的法国瓷器。1540年萨克森的克里斯托斯席勒开始使用钴化合物制造蓝色的玻璃，但是当时的冶金技术人员试图利用提纯铜的方法从矿石提纯钴的实验最终以失败告终，而钴的提纯的这一难题直到2个世纪后才被解决。期间迷信的冶金技术人员把钴矿石称之为“山中的精灵”，而当时镍的精炼提纯也一直无法得到解决，所以镍又被称为“铜中魔鬼”。
火药是当时极为重要的战略物资，且按照极其标准化的配方大量生产。配方是毕林齐奥和阿古利可拉两人确定的，但是火药的品质却由于硝石矿的成色而非常不稳定。关于食盐、苏打、明矾、绿矾等的盐类的制造方法在当时的冶金术著作中也被提及。
1.5纠正古代化学的误区
在化学成为科学之前其必须除去历史上遗留下来的陈旧过时知识。这需要对之前十几个世纪所积累下来的理论和概念进行彻底的分析和研讨，厘清哪些观点是正确的那些观点是错误的从而去伪存真去除糟粕保持精华。17，18世纪则正是这样一个时代，遗憾的是人们常常存在着与其批判抛弃陈腐的观点不如将其置之一隅的倾向，所以对古老学问中错误的改正非常缓慢，或者只是进行头疼医头地局部的修正，因此自从古代遗留下来的学问中糟粕部分严重地影响着作为新兴科学的化学的进步。
近代科学实验方法的应用在物理学及医学领域取得了极大的成果，并开始逐渐在化学领域里被推广，但是尽管物理学及医学早已摆脱了历史上错误理论，而化学却迟迟未能摆脱传统理论中的糟粕，未能获得像物理学所获得的的巨大进步。尽管以四元素为基础的古代宇宙观在天文学领域里已经被推翻，但是化学领域自古以来的理论却是以更为缓和和温和的形式被逐渐除去。
17世纪时不仅是物理学家和生理学家对自然的看法发生了变化，哲学家也积极地推进了这一变化。弗兰西斯·培根（FrancisBacon公元1561-1626年）是把科学从亚里士多德的演绎法中解放出来，转向归纳法的先驱。尽管培根过分地强调了归纳法，他仍然不愧是把哲学从破绽百出的过分依赖于形式化的议论的方法中解放出来的领军人物。培根非常强调对事实的观察收集整理，但是在实际研究中该方法往往会使研究工作复杂化并不那么实用。幸运的是培根轻视数学的这一缺点并没有被人们抓住不放，而演绎法的缺点也往往被人们所忽视。尽管培根的理论存在着上述缺陷，培根提倡的“科学的作用是为人类美好的生活而创造新的技术和财富”信念，得到了英国皇家科学院的院士们和法国的百科全书的编辑者们的热烈支持。
勒内·笛卡尔（ReneDescartes1596-1650）的哲学从另一个侧面促进了科学的发展。笛卡尔在其著作《方法论》提出了怀疑一切的观点——没有明确证据就不承认任何自称为真理的理论，他以确实存在着的现实世界为基础，尽可能把复杂的问题分解为简单的问题，在理解了基本和简单的问题的基础上再去理解复杂的事物。当利用相同的原理演绎出不同的结论时，最终需要以实验来验证哪一结论是正确的。他用机械论的方法研究了质量和时间、运动和空间等的基本问题，笛卡尔承认某种形式的原子论，但是他不相信远距离间的作用，他认为宇宙不存在空虚，且认为原子是可以膨胀的。
在讨论物质的性质特别是气体的性质时原子论又重新开始被重视起来，卡桑迪、波义耳和牛顿都探讨过气体在收缩和膨胀时作为其组成的基本粒子所发生的变化，并有人开始探讨化学反应时作为基本粒子的元素或原子所发生的变化。安格尔·萨拉（AngelsSala1575-1640年）认为发酵时产生新的物质的原因是元素或原子发生了重新组合的缘故，丹尼尔·森纳特（DanielSennert1527-1637年）认为四种元素对应了四种原子，而四种原子的组合形成了各种不同形态的物质。此外威廉斯、泊松、弗尔雷等也出版了关于原子论的著作。
当时的人们面临着的一个主要问题是，化学的同一性的问题。因为自古以来经常把不同物质混淆为同一种物质，即使同一种物质也会有各种不同的名称，偶尔会被认为是不同的物质。新化学物质的出现是由于元素的分离和重新组合而产生的这一理论尚未被认识，帕拉塞尔苏斯和李维乌斯因为把铁片置于塔巴溶液（当时的化学家还不知道硫酸铜这个概念，把该溶液成为塔巴溶液）溶液后出现的了金属铜这一实验，相信金属之间是可与互相转化的。但是萨拉、赛尔特、赫尔蒙特却认为并不是如此。萨拉认为这是塔巴溶液中原来就存在着铜元素的证据，而赛尔特则认为金可以溶解在酸中并保持其特性，并可以在适当条件下重新恢复其本来面貌。
冯·海尔蒙特（vanHelmont1577-1644）尽管从师于帕拉塞尔苏斯学派，但是却明显地在对化学反应的本质的理解上迈出了一大步。他否定了古代的四元素理论和帕拉塞尔苏斯的三原质理论，主张空气和水为基本的元素。同时他又认为空气不会发生化学变化，因此水才是万物的始基或源头。冯·海尔蒙特的研究中具有重要意义的是关于化学反应中所生成的气体的研究，他注意到了反应生成的气体与空气之间的区别，并将木炭或酒精燃烧后生成的气体命名为gassylvestre，并发现葡萄汁和谷物发酵后产生的气体、食用醋与贝类的壳反应后发生气体、某种洞穴中发生的发酵反应中发生的气体均为同一种气体。遗憾的是他的所谓的gassylvestre中还包括了硝酸与银反应时所发生的的气体，但是他成功地发现了有机物加热时所发生的气体、腐败时发生的气体与可燃气体之间的区别，并将前者命名为gaspingue（煤气）。现在我们知道所谓的gaspingue是以甲烷为主的混合气体。
冯·海尔蒙特清楚地认识到了上述气体之间的区别，并认为其原因为制取气体的原料的不同。与冯·海尔蒙特同时代的医生约翰·鲁道夫·格劳伯（JohannRudolfGlauber1604-1670）拥有丰富的关于酸和盐以及他们之间相互关系的知识，并改进了当时的几种矿物酸的制法，也许他是第一个理解了置换反应和复分解反应的人。西尔维乌斯的学生塔克尼乌斯认识到盐是酸与碱反应的产物，他所创立的矾点试验奠定了定性分析的基础。
在此方面最重要的研究是罗伯特·波义耳（RobertBoyle1627-1691），出身于英国的一个富裕的家境，对科学的价值抱有与培根相同的观点，并积极地推进了皇家科学院的成立。在得到罗伯特·虎克的资助后，于1662年利用空气泵进行了一系列的实验，并发现了著名的气体的压力与体积之间关系的波义耳定律。1661年波义耳写下了著名的《怀疑派化学家》（TheScepticalChymist），在书中他推翻了四元素及三原质的理论，认为并没有确切的证据表明上述元素为物质的最基本的单位，并且认为头脑清晰的化学家关于元素的定义应该是“……单纯的完全没有混合有其他物质的纯粹的物质的基本单位，且不能发生变化，所有的混合物都是由这些最基本的元素构成。”
我们不知道波义耳认为当时已知的物质中那些是属于元素，但是波义耳在著作中表示相信存在着构成所有物质的最基本的单位也就是元素的存在，作为粒子学说派的波义耳，试图根据各种粒子的集合度的增大来说明万物的特性。波义耳的著作是把握当时的化学知识的重要文献，他与塔克尼乌斯一起奠定了分析化学的基础，所使用的分析手段主要为火焰的颜色、矾点试验、烟雾、沉淀物、比重、溶媒作用等，并开始以紫罗兰溶液作为指示剂，他们的研究使我们了解到了许多的关于酸碱的知识。
当时的化学家面临着的一个重要的问题是关于燃烧的本质的问题，火是化学家所利用的主要的加热方法但是关于燃烧的本质的解释却常常是流于抽象。波义耳和虎克仔细观察了可燃物质在各种条件下的表现，并在密闭容器中进行了燃烧实验，他观察到了容器中的空气被抽走后燃烧会停止，硫在真空中加热时并不燃烧而是发生烟雾。又观察到黑色火药即使在水中也能燃烧，他认识到空气几乎与所有的燃烧现象有关，甚至发现黑色火药中硝石起着替代空气的作用。波义耳还观察到了金属在空气中加热时重量会增加这一事实，他推测这一由于金属吸收了火的微粒的缘故(且这种微粒可以透过玻璃容器,但是这是波义耳的错觉)。
波义耳认为空气由三种粒子构成，一种是真的空气粒子、其他两种是来自土或天体的挥发物，燃烧和呼吸与空气中存在着的其他两种微粒有关。虎克与波义耳分别独立地发现了燃烧时空气的作用。1647年约翰·梅耶（JohnMayor）发表著作指出存在于空气和硝石中的某种成份在燃烧时起了关键性的作用，并认为可燃性物质中一定也都存在着硫磺类的物质（但是这一点之后被证明是错误的）。
聚集在伦敦的化学家们开始倾向于认识到燃烧时空气所起的作用，但是他们的研究并没有向发现氧气的方向发展。这是由于当时关于气体的制造和分离等技术非常不成熟和不方便，实验仅限于对气体进行定性的分析研究，研究方式同之前一样以对实验现象的分析和推理为主。基于上述原因，一系列的实验和讨论的结果并没有对燃素学说的出现产生任何不利的影响。燃素学说由约翰·贝彻（JohannBecher1635-1682）提出并由其学生格尔克·斯塔尔进行了完善。贝彻在其1667年出版的著作《关于土的化学实验记录》中，认为物质中含有三种土性成份，一种为玻璃质的土亦称为石土，一种为油性的土亦称为油土，一种为水银质的土亦称为汞土，可燃性物质中含有较多的油土并在燃烧中失去油土，斯塔尔随后把燃素说发展成为一个精致的化学体系，并用燃素（phlogiston）一词代替了油土。在那个以定性分析为主的时代，燃素理论迅速地被知识界所接受。燃烧是燃素逃离物质的理论，不仅被用于解释普通的燃烧而且被应用于解释矿石在冶炼时发生的变化，当矿石与富含燃素的木炭一起加热燃烧时，燃素从木炭转移到金属灰中，于是矿石（金属灰）转化成了金属。同时燃素理论也被用于解释呼吸现象。燃素理论的主要应用领域也从医学转移到了冶金学和对空气的研究。德国化学家马克拉夫、波特、尤卡和诺依曼以及瑞典化学家贝利曼和舍勒等人接受了燃素理论，而法国和英国的化学家则并不看好这一理论，少数化学家例如弗里德里希•霍夫曼和赫尔曼布尔哈维等人甚至持反对态度。
第1章小结
18世纪中叶化学被淹没在空谈和概念之中，古代的元素的概念由于与实验发生矛盾而开始被怀疑和放弃，但是新的理论诸如燃素理论也存在着误区。从另一侧面来说燃素理论在一定程度上刺激了关于燃烧的思考和实验，促进了化学的进步。随后的实验结果也在不断地暴露出该理论的问题并导致了该理论的修改。
尽管存在着上述理论上的问题，但是化学与古代相比已经获得了惊人的进步，虽然人们还没有意识到，实际上当时已经知道了14种元素。并制得了硫酸和硝酸等若干种无机酸（尽管当时还不知道其分子式），硫酸已经开始被商业化地生产，且知道了几种强碱和弱碱。多种盐类不仅被在实验室中经常使用，而且也开始被用于医学和商业。医生们在200余年间热心于蒸馏，但是却对有机化合物了解甚少。化学家在一定程度上理解到了同一性的重要性以及化学反应的本质以及每一化学反应中所发生的化学变化的本质。当时化学家所掌握的知识，已经足以推动化学继续向前发展。化学家门已经开始意识到了之前的理论和概念中的缺陷，化学正处在大跃进的前夜。
