地球上的人類自誕生以來每天都呼吸和飲水，但人類直到18世紀才識別出氫氣、氧氣和氮氣。縱觀人類文明的發展史，有一些化學元素很早就被人類利用，起到了至關重要的作用。讓我們回到幾千年前，看一看人類是如何發現和利用它們的。 人們發現金屬的過程有兩種，其一是偶然從地上撿到一塊，條件是該金屬可以以單質形式在自然界存在，例如金、銀、銅、鐵。有些是地球上就有的，如金銀銅，而鐵是天上掉下來的，為隕鐵。另外一種情況完全是偶然，但給了細心的人們主動冶煉金屬的可能，其化學原理是具有還原性的碳把金屬從化合物中還原出來。古時候，人們往往是偶然地讓一塊礦石接觸了燃著的篝火，裡面有燃燒的木材，有大量的碳，然後人們在烤熱的礦石上發現了亮晶晶的金屬。例如，方鉛礦是人類開採的最早的礦石，成分為硫化鉛（PbS），它可以在空氣中燃燒生成氧化鉛，然後碳可以與氧化鉛反應，生成鉛。所以，當一堆篝火在方鉛礦周圍點燃，或是人們希望用方鉛礦壓滅篝火時，都給了人們發現和冶煉金屬鉛的可能。 對於普遍存在於地球上的金屬單質和某些礦物，不同地區、不同民族的人們會不約而同地發現那些最容易被認定的礦石和元素。最開始發現的是兩種黃色的金屬，一種比重大些，一種比重小些，比重大的叫金，比重小的叫銅。靈長類動物的眼睛對紅色有特殊的敏感性，讓它們更易於發現綠色葉子中的紅色果實。同時，人們也深刻意識到黃色的金和紫紅的銅與周圍那些色彩灰暗的石頭是不同的物質，這是人們發現它們的理由。除了顏色，人們還發現，這兩種黃色的物質和木頭、石頭比起來有一個重要的區別：具有延展性，它們可以被製成不同的形狀而不會破碎。銅可以在潮溼的空氣中生出銅綠，即鹼式碳酸銅，而野外中發現的孔雀石也是綠色，兩者雖然具有相同的成分，但不為古人所知。但人們發現在火炭中煅燒孔雀石可以生成銅，同樣，還有一些色彩鮮豔的石頭也可以用相同的方式生成銅，例如黃銅礦和石青。 第三個元素的發現純屬偶然，就是上述提到的“篝火現金屬”，人們把一塊四方的灰色石頭（方鉛礦）投入篝火中，之後竟然發現石頭上湧出了液體，液體冷卻後變成了一種發藍的銀白色的金屬，這就是鉛（Pb），和金、銅比起來，鉛的熔點非常低，僅有 328攝氏度，這讓人們第一次發現了可以加熱變成液體的金屬，也啟動了鑄造工藝的發展。而且鉛比金和銅要軟（莫氏硬度1.5），易於加工。 第四個元素是一種銀白色的金屬，叫銀。漢語中的“銀白色”也告訴我們，人們第一個發現的銀白色金屬是銀。雖然地球上銀的含量比金高，但銀大部分以化合物的形式存在，單質很少，所以不易被發現，這是銀在鉛之後才被發現的原因。銀被發現幾千年之後，羅馬帝國戰士的傷口因銀的殺菌功能而更快地癒合；同時，他們的鉛製的水管也悲劇地結束了這個帝國的生命。鉛因為耐腐蝕的特性被經常製成水管，鉛的拉丁文叫plumbum，而Plumber這個英文單詞（意思：水管工人）記載了人們不懂鉛的毒性時的不幸遭遇，更悲慘的是人們清晰認識了鉛的毒性之後的2009年兒童鉛中毒事件，發生在華夏文明周朝的首都附近。 第五個元素是鐵，地球上單質鐵大部分是天上降落的隕鐵，它們的樣子都像是圓乎乎的黑色石頭，人們發現鐵是並不知道它們是天上來客，但發現它難於熔化。鐵的熔點非常高，1535攝氏度，人們當時無法透過木材自然燃燒產生這麼高的溫度，無法將鐵熔化，只能砸下一塊用來切割。鐵的高熔點阻礙了人們對鐵和鐵礦石的瞭解，鐵比銅要堅硬，鐵莫氏硬度為4，銅只有3。人們發現，鐵比後來人們合成的青銅更柔韌，是非常好的工具和武器材料。當人們可以鍊鐵的時候，它和馬構成了戰爭的主要工具，改變了時代。中國至今有“金戈鐵馬”的成語，金戈為青銅兵器，出現在鐵馬之前，而陸游亦有“鐵馬冰河入夢來”的詩句。 隨著銅的冶煉，人類逐漸認識到了碳：這是人類認識的第一種非金屬。當然，人們使用的是燒黑了的樹枝和木塊，是無意中製造的碳。人們知道碳可以幫助鍊銅，也可以幫助合成青銅和黃銅，但人們對原因毫不知情，並不知道是碳的還原性把礦石中的銅、錫、鋅還原出來。這時人們也認識了金剛石，但不知道這異常堅硬的石頭也是碳，直到18世紀，人們才知道金剛石和碳黑竟是同類。 青銅是銅和錫的合金，但最初人們並不是在鍊銅的時候加入了錫，那時還沒有錫，只有錫石。或者說，人們偶然加入的錫石讓青銅得以誕生。青銅是一種偉大的材料，有兩個突出的優點：堅硬而熔點低，這讓鑄造得以變成可能。錫石（Cassiterite），成分是二氧化錫，堅硬而有樹脂光澤，看起來有點像松香。有錫石中練出的金屬錫是非常柔軟而容易熔化（熔點232攝氏度），人們也很快發現了它。 人類認識第二種非金屬是硫，它出現在溫泉或火山口，人們逐漸認識到它有殺菌、漂白的功能，硫可以殺菌，治面板病，而硫燃燒後生成的二氧化硫可以漂白，至今敗類華人還用二氧化硫漂白一次性筷子和饅頭。華人是接觸和認識硫比較早的民族，在化學作為理論科學出現之前，黑火藥的配方“一硫二硝三木炭”完全是長期實踐才得到的。華人3世紀時就把硫從硫鐵礦中提取出來，硫鐵礦是二硫化亞鐵，淡金黃色，有金屬光澤，看起來象黃金礦。硫鐵礦以假亂真，經常當成金子被用於貨幣支付，小塊時重量差別又不明顯，試金石這個時候不得不被髮明瞭。不帶釉的陶瓷是很好的試金石，可以區分黃鐵礦和黃金，金礦劃痕金黃色，黃鐵礦是綠黑色。 硫的一種化合物全世界到處可見，叫硃砂，是紅色的晶體，成分是硫化汞。硃砂一加熱就有汞生成，這種有金屬光澤的液體被世界各族人民關注而仰慕，它即像水，又像銀，故稱“水銀”，拉丁語叫hydrargyrum，hydra是水，argyrum是銀，這說明東西方不約而同地往汞叫“水銀”。西方鍊金術師一直認為每種金屬中都含水銀。而《史記秦始皇本紀》中寫道：“以水銀為百川江河大海”，大家認為水銀有益健康，秦始皇就吃了不少，而且至今仍用於劣質的化妝品。硃砂亦有毒，但卻很早就作為中藥，但很多的民族用它來作為顏料，中國古代稱為“丹”。而“青”為石青，又稱“藍銅礦”（azurite）。 “青”字在中國就有藍、綠、黑紫多種顏色的意思，我們漢語真是太模糊了，或太有內涵了。 以上的化學元素包含了銅、金、鉛、銀、鐵、碳、錫、硫、汞，而金屬鋅是最後一個未記錄發現者的元素。對於最先發現的金屬金、銀、銅、鐵、錫、鉛、汞，正好七種，而天上最大的星體也是七種，在西方鍊金術中正好一一對應：日月對應金銀，銅對金星，鐵對火星，汞對水星（英語單詞都相同，為mercury），錫對木星，鉛對土星。公元前1000年，印度地區人們已經使用了鋅。鋅和銅的合金成為黃銅。 可見，上述元素的發現均源於單質或含有這種元素的金屬礦石，這些金屬礦石主要為氧化物或硫化物。如含錫的錫石，為二氧化錫。含鐵的赤鐵礦（Hematite），成分為三氧化二鐵，紅色，用於顏料。其英文源於希臘語的血。我小時候買過一小盒水彩，不知道畫人面板用何種顏色，通常選棕色和赭石，赭石就是含赤鐵礦的粘土，按比例不同顏色有不同，紅赭石含無水的赤鐵礦，黃赭石含水合赤鐵礦.還有一種鐵礦石叫磁鐵礦，magnetite，英文可知於“磁性”相關，主要成分是四氧化三鐵，中國又稱磁石。華人民對磁石頗有研究，發現可以吸引鐵器，秦始皇用磁石做阿房宮的大門用以發現訪客深藏鐵器，門曰“卻胡”，主要是防備外族人。而中國最早發現磁石的指南北的特性，發明了指南針，做司南的即是這種石頭。 （2011年9月2日於北京）
地球上的人類自誕生以來每天都呼吸和飲水，但人類直到18世紀才識別出氫氣、氧氣和氮氣。縱觀人類文明的發展史，有一些化學元素很早就被人類利用，起到了至關重要的作用。讓我們回到幾千年前，看一看人類是如何發現和利用它們的。 人們發現金屬的過程有兩種，其一是偶然從地上撿到一塊，條件是該金屬可以以單質形式在自然界存在，例如金、銀、銅、鐵。有些是地球上就有的，如金銀銅，而鐵是天上掉下來的，為隕鐵。另外一種情況完全是偶然，但給了細心的人們主動冶煉金屬的可能，其化學原理是具有還原性的碳把金屬從化合物中還原出來。古時候，人們往往是偶然地讓一塊礦石接觸了燃著的篝火，裡面有燃燒的木材，有大量的碳，然後人們在烤熱的礦石上發現了亮晶晶的金屬。例如，方鉛礦是人類開採的最早的礦石，成分為硫化鉛（PbS），它可以在空氣中燃燒生成氧化鉛，然後碳可以與氧化鉛反應，生成鉛。所以，當一堆篝火在方鉛礦周圍點燃，或是人們希望用方鉛礦壓滅篝火時，都給了人們發現和冶煉金屬鉛的可能。 對於普遍存在於地球上的金屬單質和某些礦物，不同地區、不同民族的人們會不約而同地發現那些最容易被認定的礦石和元素。最開始發現的是兩種黃色的金屬，一種比重大些，一種比重小些，比重大的叫金，比重小的叫銅。靈長類動物的眼睛對紅色有特殊的敏感性，讓它們更易於發現綠色葉子中的紅色果實。同時，人們也深刻意識到黃色的金和紫紅的銅與周圍那些色彩灰暗的石頭是不同的物質，這是人們發現它們的理由。除了顏色，人們還發現，這兩種黃色的物質和木頭、石頭比起來有一個重要的區別：具有延展性，它們可以被製成不同的形狀而不會破碎。銅可以在潮溼的空氣中生出銅綠，即鹼式碳酸銅，而野外中發現的孔雀石也是綠色，兩者雖然具有相同的成分，但不為古人所知。但人們發現在火炭中煅燒孔雀石可以生成銅，同樣，還有一些色彩鮮豔的石頭也可以用相同的方式生成銅，例如黃銅礦和石青。 第三個元素的發現純屬偶然，就是上述提到的“篝火現金屬”，人們把一塊四方的灰色石頭（方鉛礦）投入篝火中，之後竟然發現石頭上湧出了液體，液體冷卻後變成了一種發藍的銀白色的金屬，這就是鉛（Pb），和金、銅比起來，鉛的熔點非常低，僅有 328攝氏度，這讓人們第一次發現了可以加熱變成液體的金屬，也啟動了鑄造工藝的發展。而且鉛比金和銅要軟（莫氏硬度1.5），易於加工。 第四個元素是一種銀白色的金屬，叫銀。漢語中的“銀白色”也告訴我們，人們第一個發現的銀白色金屬是銀。雖然地球上銀的含量比金高，但銀大部分以化合物的形式存在，單質很少，所以不易被發現，這是銀在鉛之後才被發現的原因。銀被發現幾千年之後，羅馬帝國戰士的傷口因銀的殺菌功能而更快地癒合；同時，他們的鉛製的水管也悲劇地結束了這個帝國的生命。鉛因為耐腐蝕的特性被經常製成水管，鉛的拉丁文叫plumbum，而Plumber這個英文單詞（意思：水管工人）記載了人們不懂鉛的毒性時的不幸遭遇，更悲慘的是人們清晰認識了鉛的毒性之後的2009年兒童鉛中毒事件，發生在華夏文明周朝的首都附近。 第五個元素是鐵，地球上單質鐵大部分是天上降落的隕鐵，它們的樣子都像是圓乎乎的黑色石頭，人們發現鐵是並不知道它們是天上來客，但發現它難於熔化。鐵的熔點非常高，1535攝氏度，人們當時無法透過木材自然燃燒產生這麼高的溫度，無法將鐵熔化，只能砸下一塊用來切割。鐵的高熔點阻礙了人們對鐵和鐵礦石的瞭解，鐵比銅要堅硬，鐵莫氏硬度為4，銅只有3。人們發現，鐵比後來人們合成的青銅更柔韌，是非常好的工具和武器材料。當人們可以鍊鐵的時候，它和馬構成了戰爭的主要工具，改變了時代。中國至今有“金戈鐵馬”的成語，金戈為青銅兵器，出現在鐵馬之前，而陸游亦有“鐵馬冰河入夢來”的詩句。 隨著銅的冶煉，人類逐漸認識到了碳：這是人類認識的第一種非金屬。當然，人們使用的是燒黑了的樹枝和木塊，是無意中製造的碳。人們知道碳可以幫助鍊銅，也可以幫助合成青銅和黃銅，但人們對原因毫不知情，並不知道是碳的還原性把礦石中的銅、錫、鋅還原出來。這時人們也認識了金剛石，但不知道這異常堅硬的石頭也是碳，直到18世紀，人們才知道金剛石和碳黑竟是同類。 青銅是銅和錫的合金，但最初人們並不是在鍊銅的時候加入了錫，那時還沒有錫，只有錫石。或者說，人們偶然加入的錫石讓青銅得以誕生。青銅是一種偉大的材料，有兩個突出的優點：堅硬而熔點低，這讓鑄造得以變成可能。錫石（Cassiterite），成分是二氧化錫，堅硬而有樹脂光澤，看起來有點像松香。有錫石中練出的金屬錫是非常柔軟而容易熔化（熔點232攝氏度），人們也很快發現了它。 人類認識第二種非金屬是硫，它出現在溫泉或火山口，人們逐漸認識到它有殺菌、漂白的功能，硫可以殺菌，治面板病，而硫燃燒後生成的二氧化硫可以漂白，至今敗類華人還用二氧化硫漂白一次性筷子和饅頭。華人是接觸和認識硫比較早的民族，在化學作為理論科學出現之前，黑火藥的配方“一硫二硝三木炭”完全是長期實踐才得到的。華人3世紀時就把硫從硫鐵礦中提取出來，硫鐵礦是二硫化亞鐵，淡金黃色，有金屬光澤，看起來象黃金礦。硫鐵礦以假亂真，經常當成金子被用於貨幣支付，小塊時重量差別又不明顯，試金石這個時候不得不被髮明瞭。不帶釉的陶瓷是很好的試金石，可以區分黃鐵礦和黃金，金礦劃痕金黃色，黃鐵礦是綠黑色。 硫的一種化合物全世界到處可見，叫硃砂，是紅色的晶體，成分是硫化汞。硃砂一加熱就有汞生成，這種有金屬光澤的液體被世界各族人民關注而仰慕，它即像水，又像銀，故稱“水銀”，拉丁語叫hydrargyrum，hydra是水，argyrum是銀，這說明東西方不約而同地往汞叫“水銀”。西方鍊金術師一直認為每種金屬中都含水銀。而《史記秦始皇本紀》中寫道：“以水銀為百川江河大海”，大家認為水銀有益健康，秦始皇就吃了不少，而且至今仍用於劣質的化妝品。硃砂亦有毒，但卻很早就作為中藥，但很多的民族用它來作為顏料，中國古代稱為“丹”。而“青”為石青，又稱“藍銅礦”（azurite）。 “青”字在中國就有藍、綠、黑紫多種顏色的意思，我們漢語真是太模糊了，或太有內涵了。 以上的化學元素包含了銅、金、鉛、銀、鐵、碳、錫、硫、汞，而金屬鋅是最後一個未記錄發現者的元素。對於最先發現的金屬金、銀、銅、鐵、錫、鉛、汞，正好七種，而天上最大的星體也是七種，在西方鍊金術中正好一一對應：日月對應金銀，銅對金星，鐵對火星，汞對水星（英語單詞都相同，為mercury），錫對木星，鉛對土星。公元前1000年，印度地區人們已經使用了鋅。鋅和銅的合金成為黃銅。 可見，上述元素的發現均源於單質或含有這種元素的金屬礦石，這些金屬礦石主要為氧化物或硫化物。如含錫的錫石，為二氧化錫。含鐵的赤鐵礦（Hematite），成分為三氧化二鐵，紅色，用於顏料。其英文源於希臘語的血。我小時候買過一小盒水彩，不知道畫人面板用何種顏色，通常選棕色和赭石，赭石就是含赤鐵礦的粘土，按比例不同顏色有不同，紅赭石含無水的赤鐵礦，黃赭石含水合赤鐵礦.還有一種鐵礦石叫磁鐵礦，magnetite，英文可知於“磁性”相關，主要成分是四氧化三鐵，中國又稱磁石。華人民對磁石頗有研究，發現可以吸引鐵器，秦始皇用磁石做阿房宮的大門用以發現訪客深藏鐵器，門曰“卻胡”，主要是防備外族人。而中國最早發現磁石的指南北的特性，發明了指南針，做司南的即是這種石頭。 （2011年9月2日於北京）