明代科學家宋應星所著的《天工開物》是崇禎十年（1637 年）的著作，堪稱中國 17 世紀的生產(chǎn)技術百科全書，它不僅全面地記述了中國古代農業(yè)和手工業(yè)生產(chǎn)技術，更蘊含著豐富多彩、引人入勝的化學知識，在一定程度上反映了中國明代對化學變化過程的深刻認識水平。?
一、化學理論：陰陽五行說的應用?
在化學理論方面，《天工開物》基本上沿用陰陽五行說來解釋化學變化。例如，對于火藥燃爆這一劇烈的化學現(xiàn)象，書中認為是由于 “硝性至陰，硫性至陽，陰陽兩神物相遇于無隙可容之中”。硝石的陰屬性與硫黃的陽屬性相互作用，在有限的空間內引發(fā)了劇烈的反應，這生動地體現(xiàn)了古人對化學反應中物質特性及相互作用的獨特理解。又如在描述顏料制備時提到 “夫亦依坎附離，而共呈五行變態(tài)”，將顏料的制備與五行學說相聯(lián)系，認為在這一過程中，各種物質遵循著五行的規(guī)律發(fā)生著變化。?
再看銀朱制備的記載，用水銀一斤和過量的硫（石亭脂）二斤進行反應，最終得到上朱十四兩、次朱三兩五錢，共得朱（硫化汞）十七兩五錢。產(chǎn)物銀朱比反應物水銀多出一兩五錢，宋應星解釋為 “出數(shù)借硫質而生” 。這一解釋盡管沒有現(xiàn)代化學那么精準，但其中已經(jīng)孕育著化合概念和質量守恒定律的思想胚芽。它表明古人在實踐中敏銳地察覺到了化學反應前后物質質量的變化關系，雖然尚未形成完整的理論體系，但這種對化學變化本質的初步探索，無疑為后世化學的發(fā)展奠定了基礎。?
二、化學工藝：多樣且先進的技術展現(xiàn)?
（一）冶金技術?
《天工開物》對冶金工藝的記載極為豐富，涵蓋了多種金屬的冶煉。在煉鐵成鋼方面，古代對于鐵的應用極為廣泛，春秋戰(zhàn)國時期鐵制農具便已廣泛使用，鐵和鋼也是制造刀劍等武器的常用材料。書中詳細記載了煉鐵的過程，以及如何將鐵進一步精煉成鋼的方法。例如，通過控制火候和添加特定的物質，實現(xiàn)對鐵中雜質的去除和碳含量的調整，從而得到不同性能的鋼。?
在世界冶金史上具有重要意義的是，《天工開物》第一次記述了由爐甘石（碳酸鋅）還原成鋅的火法煉鋅技術。鋅的冶煉存在一定難度，早期鋅主要以銅鋅合金的形式存在和使用。而這一技術的出現(xiàn)，使得鋅能夠被單獨提煉出來，用于鑄造器皿等。這一創(chuàng)舉不僅領先于當時的世界，也為后來鋅的廣泛應用奠定了技術基礎。?
（二）顏料與染料制備?
在顏料制備方面，銀朱的制作堪稱一絕。如前文所述，用水銀和硫反應生成硫化汞（銀朱），這一過程不僅體現(xiàn)了古人對化學反應的熟練掌握，而且所制得的銀朱色澤鮮艷，廣泛應用于繪畫、涂飾等領域。?
鉛白的制備方法同樣令人稱奇，至今歐洲仍稱贊為 “中國方法”。鉛白，即堿式碳酸鉛，在古代常用于化妝品和繪畫顏料。其制備過程需要經(jīng)過多道復雜工序，涉及鉛與醋等物質的反應，以及對反應條件的精準控制。古人通過長期實踐，摸索出了一套高效且穩(wěn)定的制備工藝，展現(xiàn)了高超的化學技藝。?
在染料方面，書中記載了多種植物染料的提取和使用方法。不同的植物含有不同的色素成分，古人通過浸泡、蒸煮等方法將色素從植物中提取出來，并用于織物的染色。例如，從藍草中提取靛藍，通過巧妙的工藝控制，可以染出深淺不同的藍色，滿足了人們對服飾色彩多樣化的需求。?
（三）陶瓷燒制?
陶瓷作為中國古代的偉大發(fā)明之一，在《天工開物》中也有詳細記載。陶瓷的燒制是一個復雜的化學過程，涉及到原料的選擇、成型、燒制溫度和氣氛的控制等多個環(huán)節(jié)。書中對陶瓷原料的配方進行了闡述，不同地區(qū)的陶土和瓷土具有不同的成分，通過合理調配，可以獲得適合不同用途和品質要求的陶瓷坯體。?
在燒制過程中，溫度和氣氛對陶瓷的質地和顏色起著決定性作用。高溫燒制使坯體中的物質發(fā)生一系列物理化學變化，形成堅硬的陶瓷質地。而通過控制窯內的氧氣含量等氣氛條件，可以燒制出白瓷、青瓷、黑瓷等不同顏色的陶瓷。例如，在還原氣氛下，陶瓷中的鐵元素會呈現(xiàn)出不同的價態(tài)，從而使陶瓷呈現(xiàn)出青色或黑色等色調。?
（四）制曲與釀酒?
制曲和釀酒是中國傳統(tǒng)釀造工藝的重要組成部分，其中蘊含著豐富的化學知識?！短旃ら_物》對制曲過程進行了詳細描述，曲是釀酒的關鍵糖化發(fā)酵劑，不同種類的曲含有不同的微生物群落，它們在釀酒過程中發(fā)揮著重要作用。例如，大曲中含有曲霉、根霉、酵母菌等多種微生物，這些微生物在適宜的條件下生長繁殖，將糧食中的淀粉轉化為糖，再進一步轉化為酒精。?
在釀酒過程中，除了微生物的作用，還涉及到一系列化學反應。糧食中的淀粉在酶的作用下逐步水解為葡萄糖，葡萄糖再經(jīng)過酵母菌的發(fā)酵作用生成酒精和二氧化碳。同時，在發(fā)酵過程中還會產(chǎn)生各種香味物質，這些物質的種類和含量決定了酒的風味和品質。古人通過長期實踐，掌握了如何控制發(fā)酵條件，如溫度、時間、水分等，來釀造出不同口感和風味的酒。