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1 火的利用
火的利用是人类最早有意识控制和利用的化学变化，也是人类支配自然的伟大开端。

自然界的火是屡见不鲜的。那陨石落地、雷电轰击都能产生熊熊大火。开始人类也跟野兽一样对火望而生畏，不敢靠近。人类通过长期实践逐步获得经验：在茫茫黑夜里火可以给人光明，在天寒地冻的日子里火可以给人温暖。在猛兽袭击时，火可以帮助人驱赶它们。那些偶然被火烤焦了的动物，味道更是鲜美。于是，原始人逐渐了解火的用途，开始人为地控制它、利用它。

人类对火的利用分两大阶段。第一阶段是利用天然火，第二阶段才是掌握人工取火的技术。

大约距今300万年前，人类就知道利用天然火来烧烤兽肉和植物果实，驱赶难以抵挡的野兽，使火成为提供美味食物和保护人类自身的工具。但是，利用天然火种必须不断添薪加料，还要派专人看护。一旦看护不当或风吹雨淋，火就会熄灭，这将会给部落带来沉重的灾难。因此，为了人类的生存，不得不发明人工取火的方法。

大约距今50万年前，人类已学会使物体摩擦而生火。古今中外的许多古书都记载钻木取火的事实。我国古书中的燧人氏，据说是我国第一个钻木取火的人。至今，人们把他当作火神来纪念。

最初，人们从打击石器或摩擦石块产生火花。人类从此得到启示，知道物体摩擦能生火。于是，使用兽骨制成骨锥，在硬木上来回猛砸，硬木就会愈来愈热，闪烁的火花把准备好的干草点燃。

从天然火的利用，到人类自己能够控制和产生火是一个飞跃。从此，人们使猎物变成美味，使粘土变成陶器，使矿石变成金属。这正如恩格斯所说的“摩擦生火第一次使人支配了一种自然力，从而最终把人同动物分开”。

利用火是人类走向文明的起点。

2 古代冶金术
在所有金属元素中，铜最早被人类广泛利用，无论东方或西方都是如此。自然界存在的天然铜最先被人类加工成器皿。例如，距今4000年前埃及法老坟墓中的器具、巴比伦废墟中发现的铜饼和我国甘肃武威县娘娘台出土的新石器晚期遗址中的铜器等。

天然铜毕竟十分稀少并常常夹杂少量铜矿石。人类在获得烧制陶器高温的同时，很自然地学会用炭还原铜矿石的技术，炼铜技术就应运而生。

自然界铜矿常含有锡、铅等多种金属氧化物。在用炭还原铜时，它们一起被还原出来。这样，青铜的出现就顺理成章了。混入锡的铜，熔点能降到800℃，硬度增加一倍，可铸性也大大增强。这就是人类在石器时期结束后很快进入青铜器时期的原因。

人类炼铁比炼铜要晚得多，主要是因为炼铁的温度比炼铜高得多。最早被人们利用的是天上掉下来的陨铁，经简单加工成器皿，这当然满足不了人们的需要。直到距今2000多年前，东西方的文明古国如埃及、巴比伦、印度、中国等才先后掌握炼铁的技术。

最原始的炼铁术是固体还原法，就是在碳不完全燃烧下产生一氧化碳，使铁矿里的铁还原成块铁。由于温度不高，生成的铁以固体状态逐渐沉到炉底，只有等它冷却后打破炉子取铁。这种冶铁方法很不经济，而且制得的块铁质地疏松，含有大量杂质，必须经过反复锻打，除去杂质后才能使用。古诗中有“十年铸一剑，今日把示君”，就是这个道理。

我国使用块铁的时间很短，这应归功于我们祖先发明的鼓风机。据考证，在春秋战国时期，我国已使用鼓风机，它能使炼铁炉的温度高达1200℃。由于炉温高于生铁的熔点，因此生成的生铁以液态流到炉底。这样人们可以毫不费力地把熔铁（铁水）从炉底放出，然后浇铸成型。由于使用鼓风机，使大规模炼铁成为可能。

到西汉，我国劳动人民又发明用掺碳和淬火技术的“百炼钢”。这就是先将粗炼得到的块铁掺碳，使它熔成铁水，然后锻打成钢，再加热到红，突然放到冷水中，就变成坚硬无比的钢。

在汉代，我国人民还发明炒钢术，先将生铁烧到半液态并搅拌，利用空气里氧气脱碳，达到人们所需的含碳量后淬火成钢。

到南北朝，我国人民又发明灌钢技术。先把生铁炒成熟铁，然后同生铁一起加热，熔化成铁水，再灌入熟铁中，使熟铁里的含碳量增加，达到钢的含碳量。这个方法能准确地掌握人们所需要的含碳量，还能大大提高钢铁的产量。这个方法在近代炼钢法发明前应算是古代最先进的炼钢方法。西方至少比我们晚1000多年。

此外，金、银、锡、铅、锌等金属的冶炼技术，我国劳动人民都走在世界的前列。

3 古代有机化学工艺
人类最早的有机化学工艺是酿酒。有趣的是，四大文明古国埃及、巴比伦、中国和印度都在差不多时间，不约而同地发明酿酒工艺，这大概跟这些国家的农业生产水平接近有关。酒的原料是谷物，用作发酵的催化剂是曲。这是人类最早利用酶催化谷物水解，制作酒精的方法。我国人民在酿酒工艺上有独特贡献，很早就总结出一整套酿酒经验，包括原料选择、制曲、渣料处理、蒸煮条件、用水标准、设备以及蒸馏技术等。这跟埃及人用麦制啤酒的经验可算得上并驾齐驱。

染色比酿酒工艺稍晚，它的发展很不平衡。中国是最早发现蚕丝并用它织成绸缎的国家。早在商周时期，劳动人民就发明黑、赤、黄、白、蓝五种染料。到秦汉，染色技术进一步发展。1972年，马王堆出土的汉代丝织物，颜色鲜艳，千年不变，可见我国古代染色技术的高超。埃及是最早发明用金属盐作媒染剂染色的国家。相传在距今3000年前，埃及人就用茜根汁加金属盐来染木乃伊的包裹布。地中海沿岸部落最早用动物染料海螺把织物染成紫色，专门给帝王贵族制衣。这种染料因此叫王冠染。总之，古代人只能从天然的动植物或矿物中获得染料，产量之少可想而知。

油漆也是中国古代人民的一大发明。在距今4000年前，我国劳动人民就把漆树的汁经简单处理后涂在物体表面，形成一层高聚物的膜，以保护器具不受空气中氧气、水的腐蚀。在春秋时期，人们已经把桐油和漆合用，成为油和漆共用的创举。稍后又发明在油漆中掺入催干剂和颜料，如加入密陀僧（氧化铅）、土子（二氧化锰）等。这不仅提高漆器的生产效率，还能制出五颜六色的漆器。1972年长沙马王堆一号汉墓驮侯夫人墓中许多漆器，不仅外形图案栩栩如生，而且完好如新，堪称世界奇迹。亚洲的其他国家使用的油漆技术都是来自我国。欧洲直到17世纪才有漆器，造漆技术也是从我国传去的。

4陶器和瓷器的烧制
陶器是粘土经过成型、干燥和烧制制得的一类制品。在陶器发明前，人们盛物用瓢、凹石、蚌壳等天然盛器。人类为了加热食物，只能用灼热的石块不断投入有食物的水中，一直到水沸料熟为止。因此，当时人们急需一种能耐热、轻便而坚固的盛器。

距今7～8千年前的新石器时代，人们发现粘土有可塑性。只要把粘土做成不同形状毛坯放到火上烧烤使粘土中的矿物起化学变化后，能生成一种新的物质——陶。

距今4000年时，由于燃烧温度进一步提高，专门制坯用的陶轮的发明以及在粘土中加氧化铁等掺和剂，使得陶器的生产大为改观。例如，我国龙山出土的黑陶整体均匀，壁薄如纸。仰韶出土的彩陶，已经有掺入氧化铁而成为红色和掺入氧化锰而成为黑色等有彩色的陶器了。到唐朝，彩陶的制作达到登峰造极的地步。它的釉彩有黄、绿、褐、蓝、黑、白等，再加上烧制技术的研究，成为中国有名的唐三彩。

瓷器是在制陶的基础上发展起来的，也是我国古代人民的一大发明。到我国汉代，在技术上的三大突破，促使瓷器诞生。其一，原料的选择和加工，选含铁量在1～2％的粘土如高岭土，经过筛、洗、淘等步骤，最后做成坯。其次是釉的使用，釉是一种氧化物，也是助熔剂。原始瓷器涂的釉主要成分是氧化钙，后来逐渐发展成铅釉、铜釉、钴釉等。第三是燃烧温度进一步提高，这一点要归功于燃料质量的提高，如用硬煤代替炭。另外，鼓风设备的发明和瓷窑的设计，使窑温高达1200°以上。正因为上述技术的进步，在东汉末年我国人民已能烧出铮铮有声、表面光洁的青瓷。到以后的唐宋明清，更是一日千里地发展。自古至今，千姿百态、色彩缤纷的中国瓷器，可谓世界一绝。

欧洲制瓷术是从我国传去的。17世纪末意大利教廷曾专门派一个叫安特略的神父来中国景德镇学制瓷技术。到1709年德国才能生产硬质粗瓷，1740年法国、德国才能烧制真正的硬质瓷。所以在英文里中国和瓷器是同一个词（China），其原因就可想而知了。

5 造纸术的发明
造纸术的发明是人类走向文明的一个重要里程碑。因为纸为人们交流成果、记录知识、传播思想起无法估量的作用。因此，它是中华民族的伟大发明之一。

历史最早记载用纸的是汉武帝的儿子刘据，曾因鼻子太矮，用纸掩着鼻子去见汉武帝。1957年，我国考古学家在陕西坝桥发掘西汉墓时，发现几卷长宽不到10厘米的纸。它的质地细薄均匀，颜色泛黄，经分析是麻纤维纸。由此可见，在公元前90年，我国劳动人民已能用麻皮渍水，打造出麻纤维纸了。但是，麻纸价格昂贵，只有达官贵人才用得起。

公元2世纪初（公元105年），东汉和帝的宦官蔡伦总结秦汉以来造纸经验，对造纸技术做了一番重大革新。蔡伦用价廉的树皮、麻头、破布、破鱼网等作原料，经浸渍、碎切、淘洗、泡沤等工序，用石灰水蒸煮，然后漂絮，杪成纸，干燥后成为价廉物美的纸。蔡伦发明的工艺，使造纸的速度加快。同时，他使纤维分得更细从而提高纸的质量。从此，纸代替竹帛成为现实。

蔡伦以后，我国劳动人民对造纸技术还作了不少改进。各地根据不同原料，制造出各类纸，如藤纸、褚纸、竹纸、蠲纸、宣纸等。特别对纸张的防腐和保存技术也有杰出贡献。例如，写经卷的硬黄纸，就是经铜盐、锌盐溶液处理，使纸经几百年后还能保存良好。

西方用纸约在公元700年以后，比我国晚500多年。据考证，公元751年唐大将高仙芝跟阿拉伯人作战时，曾随军带有部分造纸工人。后来，这些工人被俘虏，造纸术才传入中东国家，再由中东传到西班牙、意大利等西欧国家。