Китайская химия (中国化学)

Наблюдение, использование и исследование человеком химических превращений началось с прикладных химических технологий.Химия керамического производства. Приблизительно 1,7 млн лет назад в различных регионах Китая люди открыли для себя получение огня с помощью удара камнем о камень или сверления дерева и постепенно научились использовать огонь, а также начали знакомиться с его свойствами. Случайное открытие того, что огонь вызывает спекание глины и превращает ее в прочную керамику, привело к зарождению гончарного ремесла. Около 10 тысяч лет назад методом проб и ошибок была найдена технология обжига керамических изделий, и люди стали изготавливать примитивную керамическую утварь. Ее эволюция с эпохи позднего неолита (около 5000 лет назад) и до эпохи Восточная Хань породила расписную красную керамику, тонкостенную («яичная скорлупа») чернолощеную керамику, белую керамику, штампованную твердую керамику, селадоновую (цинъю) твердую керамику и керамику с зеленой глазурью (люю). Керамика стала первым в истории материалом, отсутствующим в природе и полученным с помощью химических методов; она подарила человечеству новую бытовую утварь и новые строительные материалы, а также заложила предпосылки для создания технологий выплавки металлов и изготовления напитков посредством брожения. В процессе изготовления керамических изделий люди научились очищать глину и формовать из нее изделия, изобрели горизонтальные и вертикальные горны для обжига, нашли способы увеличения температуры внутри горна и регулирования атмосферы в нем, а также начали собирать и применять природные минеральные красители. Передовые технологии керамического производства привели к изобретению в эпоху Хань самобытного настоящего фарфора, изготовляемого из каолина и покрываемого известковой глазурью. Фарфоровое искусство развивалось в Китае чрезвычайно быстро, на протяжении различных эпох во множестве возникали знаменитые гончарни, появлялись все новые фарфоровые технологии и новые виды декора. В эпохи Тан и Сун появилось не только множество видов цветной глазури, но и технологий, ставших вершиной фарфорового искусства, — глазури «заячья шерсть» и «масляные пятна»; пестрая цветная глазурь, получающаяся за счет температурных изменений во время обжига; зеленая, словно плоды китайской сливы, селадоновая глазурь «цинъю»; фарфоровые изделия с глазурью «кайпянь» (кракле), напоминающей сеточку трещин на поверхности льда. В эпохи Юань и Мин появляется фарфор с подглазурной и надглазурной цветной росписью. Пика своего развития и золотой эпохи расцвета древнее китайское фарфоровое искусство достигло в периоды под девизами правления Юнчжэн и Цяньлун эпохи Цин с изобретением красочных многоцветных техник «уцай», «фэньцай», «фаланцай». В глазах иностранцев изысканные фарфоровые изделия стали символом китайской цивилизации. Происходящее в процессе изготовления фарфора — очистка каолина и сырья для глазури; образование чистого и мягкого цвета глазури (например, белой глазури, селадоновой, красной); отбор, переработка, изготовление минеральных красителей; проявление цвета глазури и красок в при различных уровнях температуры в горне и различных состояниях атмосферы — объективным образом способствовало все более глубокому пониманию древними мастерами удивительных процессов химических превращений. В то время, как технологии фарфорового искусства развивались, китайские технологии производства керамики тоже не стояли на месте; все так же изобреталось новое и отбрасывалось устаревшее. В эпоху Южных и Северных династий были освоены технологии изготовления глазурованных строительных материалов, и на этой основе в эпоху Тан возникло производство изделий, покрытых низкотемпературной свинцовосодержащей глазурью «тан саньцай» (танская трехцветная). Это была необычная многоцветная глазурь, красителями в которой выступали толченый малахит, толченый гематит и толченый кобальтсодержащий пиролюзит, ее основными цветами являлись белый, зеленый и желтый, смешивающиеся и перетекающие друг в друга. Эти изделия отличались высоким мастерством изготовления и богатством разнообразия, они продавались как по Китаю, так и за его пределами, и до сих пор пользуются немеркнущей славой. В эпоху Сун в районе Исин под городом Чанчжоу в изобилии начали производиться изделия из тонкой безглазурной керамики, изготавливавшиеся из особой местной «фиолетовой глины» с большим содержанием железа и получившие название «цзышатао» (керамика из фиолетовой глины). Эти изделия были чрезвычайно разнообразны и необыкновенно реалистичны; среди них особенно выделялась чайная посуда из «фиолетовой глины», шедевр керамического искусства, соединивший в себе древнюю китайскую поэзию, живопись, искусство резьбы печатей, каллиграфию. Ее самобытность, многообразие, устойчивость к низким и высоким температурам, превосходная способность сохранять тепло сделали ее популярной у простого народа и в особенности у образованных людей, а еще снискали ей любовь китайских и иностранных ценителей и коллекционеров. Ее по праву можно назвать вершиной химических технологий древнекитайского керамического производства.Металлургическая химия. Вслед за развитием технологий керамического производства появились и технологии металлургической химии. Приблизительно 4500 с лишним лет назад в Китае впервые начали выплавлять медь и оловянистую бронзу. Для этого малахит или малахит и касситерит смешивали с древесным углем и нагревали в керамическом сосуде. В эпоху Шан-Инь технология выплавки бронзы достигла своего расцвета. В это время уже выплавлялись металлический свинец и металлическое олово, и бронзу можно было получать, сплавляя три металла в определенной пропорции. Лучшим образцом шанской бронзы является бронзовый (84,8% меди, 11,6% олова, 2,8% свинца) четырехножник «Сымуу», отличающийся строгостью форм и изысканностью декора и весящий около 875 кг. В эту эпоху существовали шахтные печи для выплавки металлов, использовались огнеупорные материалы, были изобретены «кожаные мехи» (пито) для нагнетания воздуха. К эпохе Чжаньго предметы из бронзы производились в больших количествах, произошел переход от производства, сосредоточенного в основном на изготовлении ритуальной утвари, к массовому производству оружия, монет, некоторых сельскохозяйственных орудий; началось осознание некоторых взаимосвязей между пропорциональным содержанием меди и олова в бронзе и функциональным назначением бронзовых орудий, и потому в трактате «Као гун цзи» (Записи об исследовании ремесел) появляется упоминание о «правилах шести рецептов [бронзы]». Использование железа предками китайцев началось с метеоритного железа. Лишь к эпохе Чуньцю была освоена технология выплавки металлического железа из гематита. Несмотря на то, что это открытие произошло достаточно поздно, прогресс в этой сфере проходил очень быстро из-за того, что к этому времени был накоплен богатый опыт в выплавке меди и уже имелись крупные плавильные печи и передовое оборудование для нагнетания воздуха. В эпоху Чжаньго уже выплавляли как «кусковое» (куайляньте) кричное железо, так и чугун; очень быстро были обнаружены различия их свойств и найдены соответствующие сферы применения. Кричное железо выплавлялось при низкой температуре, содержало большое количество примесей, однако по низкому содержанию углерода приближалось к ковкому железу, имело высокую температуру плавления, было гибким и упругим, и потому хорошо подходило для ковки и применялось в основном для изготовления оружия. Чугун имел высокую температуру плавления, имел большое количество примесей серы и фосфора, был твердым и хрупким, но износостойким, и потому подходил для изготовления литых изделий, применялся в основном для производства сельскохозяйственных орудий и деталей повозок. В период с эпохи Чжаньго до эпохи Хань в древнем Китае последовательно появляется четыре вида чугуна: белый чугун, серый чугун, половинчатый чугун, ковкий чугун. Появление ковкого чугуна означало, что мастера этой эпохи уже овладели технологией отжига. Также достаточно рано в Китае были получены различные технологии сталеварения; начиная с эпохи Чжаньго и до эпохи Южных и Северных династий, последовательно были изобретены: 1) Технология проковки кричного железа для получения цементированной стали. Также были освоены технологии закалки стали, и в конечном итоге получена технология производства высококачественной «стали сотни закалок» (байляньган). 2) Технология получения стали из чугуна, известная как «чао ган» (прожаренная сталь) 3) Технология получения стали методом нагревания чугуна вместе с ковким железом, носившая название «туань ган» (круглая сталь). Таким образом, в средневековье технологии сталеварения в Китае находились на передовом по мировым меркам уровне. Помимо этого, приблизительно в эпоху Чуньцю — эпоху Чжаньго впервые была освоена технология производства «жидкого серебра» (ртути) из киновари (красного оксида ртути), а также изобретена технология ртутного золочения. В эпоху Восточная Хань был изобретен метод получения серебра из соединения черного свинца с серебром, известный как «хуэйчуйфа» («продувание золы», купелирование); в конце эпохи Тан — начале эпохи Сун была получена технология производства латуни посредством плавления меди вместе с цинковым шпатом. В эпоху Мин, по всей видимости, из Персии или Индии, была принесена технология выплавления цинка, а также сделано много различных усовершенствований.Брожение. Вероятно, еще в глубокой древности предки китайцев познакомились со вкусом и запахом алкоголя, образовывавшегося в заплесневевших и ферментирующих ягодах и злаках. С появлением керамических сосудов приблизительно 4000 с лишним лет назад начинается целенаправленное производство алкоголя посредством естественного сбраживания зерна. Полученное таким образом вино использовалось в жертвенных целях и для употребления. В эпоху Западная Чжоу опыт уже был систематизирован. В разделе «Юэлин бянь» (Изложение приказов по месяцам) канона «Ли цзи» (Записи о ритуалах) записано, что чиновник, отвечавший за производство вина и называвшийся «дацю» (старший винодел), наблюдая за производством вина в 11-ый месяц лунного года, должен был контролировать шесть аспектов, в том числе ингредиенты (просо и рис), закваску и солод, родниковую воду, посуду для сбраживания, топливо и др. К эпохе Хань технология производства алкоголя перешла от осахаривания с помощью солода и сбраживания к культивированию и производству различных сортов высококачественных винных дрожжей. В трактате «Ци минь яо шу» (Необходимые искусства для простого народа), написанном Цзя Сысе в эпоху Северная Вэй, произведено детальное обобщение 12 распространенных на севере Китая методов производства винных заквасок. В эпоху Сун в технологии виноделия снова произошел важный прорыв: появился опыт поддержания и размножения первосортных штаммов дрожжей. В книге Чжу Ичжуна «Бэй шань цзю цзин» (Винный канон с северной горы) системно излагались различные методы изготовления винных заквасок, распространенные на юге; были изобретены красные дрожжи (хунцюй), получаемые под воздействием термофильного красного рисового дрожжевого грибка; изобретены аппарат для дистилляции алкоголя и технология дистилляции, получен крепкий алкоголь (шаоцзю) с очень резким вкусом. Зрелой стадии развития достигли другие технологии сбраживания, такие как изготовление уксуса, изготовление соевого соуса, изготовление кисломолочных продуктов. В целом можно сказать, что Китай внес свой важный вклад в развитие органической химии на ранних этапах ее применения.Производство сахара. Одновременно с осваиванием технологии производства алкогольных напитков путем сбраживания злаков, предки китайцев постепенно научились получать солодовый сахар (мальтозу) методом горячего осахаривания, вываривая сырье из риса и гаоляна и затем добавляя в него пшеничный солод, о чем есть упоминания в «Ши цзин» (Книге песен). В эпоху Тан в районе Суйннин провинции Сычуань появилась технология изготовления из тростникового сахара (сахарозы) кристаллического сахара, который называли «сахарный иней» (тан шуан). В эпоху Мин мастера-сахароделы из Фуцзяни научились обесцвечивать тростниковый сахар с помощью процесса адсорбции, используя глиняный раствор, после чего белоснежный тростниковый сахар получил широкую известность.Стиральное и красильное дело. -family: #39В древнем Китае стиральное и красильное дело также не обходились без использования химических методов. Так например: 1) В производстве красителя индиго применялись щелочная известковая вода, процесс ферментации и процесс окисления под воздействием солнечного света, которые использовались для экстракции красителя из горца красильного (ланьцао, букв. «синяя трава») и его последующего осаждения. В процессе крашения снова использовался процесс ферментации для восстановления красителя до растворимого белого индиго. 2) Для извлечения красного пигмента картамина из сафлора красильного попеременно проводились экстракция с помощью щелочного раствора (известковой воды, зольного щелока) и осаждение с помощью кислого раствора (уксуса, сливовой воды). Таким образом из сафлора извлекались желтый и красный пигменты. 3) Реакция железного купороса с танином, содержащимся в чернильных орешках и желудях, использовалась для получения протравного красителя черного цвета. 4) При крашении в красный цвет с помощью таких растений, как марена и воробейник, применялся химический процесс протравливания с помощью алюмокалиевых квасцов, что позволяло получить более глубокий цвет. Широкое применение квасцов (фань) стимулировало также химическую переработку железного купороса (люйфань, «зеленых квасцов»), алюмокалиевых квасцов (минфань, «прозрачных квасцов»), фиброферрита (хуанфань, «желтых квасцов») и др. С процессом крашения был связан и такой процесс, как отбеливание шелковых и растительных волокон и тканей. Помимо использования травяной золы (дунхуэй, «зимней золы») на самых ранних этапах, в эпохи Вэй и Цзинь уже применяли моющее средства из порошка плодов гледичии. В эпоху Тан порошок гледичии смешивали с мукой и благовониями и получали «умывальные бобы» (цзаодоу). В эпохи Вэй и Цзинь также начали изготовлять «умывальные бобы», используя поджелудочную железу свиней, муку и порошок плодов гледичии. В эпоху Тан технология усовершенствовалась, и началось изготовление пасты из пшеничной и бобовой муки, множества различных лекарственных трав, таких как дудник, корневище атрактилодеса и др., и поджелудочной железы свиней. К эпохе Юань из поджелудочной железы свиней и щелочи стали изготовлять традиционное китайское мыло «ицзы» (иероглиф «и», означающий «поджелудочная железа», получил значение «мыло»). Содержащиеся в нем во множестве ферменты эффективно удаляют загрязнения жирного и белкового характера.Изготовление даосского эликсира бессмертия (ляньдань). Древнее искусство изготовления эликсира бессмертия можно рассматривать как примитивную форму химии. Это искусство зародилось в Китае в начале эпохи Хань и практически угасло в эпоху Цин. Истово верующие маги-фанши преследовали цель создания волшебного лекарства, золотой пилюли, дарующей человеку бессмертие. Эта фантастическая мечта закончилась полным крахом. Однако, несмотря на то, что за 1800 с лишним лет напряженной работы среди дыма, пыли и ядовитых испарений, скитаний по диким местам в поисках различных ингредиентов, уединенной жизни в горах, на вершинах которых они воздвигали свои жертвенники и алхимические горны, они так и не сумели найти секрет вечной жизни, тем не менее, они значительно обогатили сокровищницу китайской фармакологии. Они тщательно выполняли примитивные химические опыты, наблюдали множество химических явлений, получили множество важных неорганических соединений высокой степени очистки, таких как «линша» (живая киноварь) («пилюля бессмертия (хуаньдань)» из сульфида ртути, HgS), «чжуфэнь» (киноварный порошок) (-family: #39HgO); «фэньшуан» (белый иней) (HgClsub-family: #392sub-family: #39); «цинфэнь» (легкий порошок) (Hgsub2subClsub-family: #392sub-family: #39); «яньдань» (свинцовый эликсир) (Pbsub3subOsub-family: #394sub-family: #39), «хуандань» (желтый эликсир) (PbO), «яньшуан» (свинцовый иней) (ацетат свинца), «сюаньхуан» (черное и желтое) (HgO-PbO), «пишуан» (мышьяковый иней) (Assub-family: #392subOsub3sub), «сюнхуан» (самец желтизны) и «цыхуан» (самка желтизны) (Assub-family: #394subSsub4sub и Assub2subSsub-family: #393sub-family: #39), различные квасцы и др., а также постоянно совершенствовали процесс возгонки ртути. Эти препараты проходили широкие клинические испытания специалистами-травниками уже в эпоху Сун, а к эпохе Мин многие из них стали важными компонентами чудодейственных лекарств от наружных болезней. Остались также и химические методы, использумые в алхимических печах для изготовления эликсира бессмертия. Алхимики-фанши также пытались создать искусственное золото и серебро и, не преуспев в этом, тем не менее, получили такие важные сплавы, как «сюнхуан цзинь» (золото самца желтизны) (мышьяковистая латунь); «даньян инь» (медное серебро) (белая мышьяковистая бронза); «тун» (латунь) (медно-цинковая латунь); «байсиинь» (белое оловянное серебро) (оловянно-ртутная амальгама). Еще в древности они проводили опыты по получению меди из раствора медного купороса, внеся тем самым важный вклад в развитие древней металлургии. К эпохе Тан они обобщили свой опыт случайных взрывов, которые происходили при нагревании селитры, и, сделав из него выводы, тем самым способствовали изобретению дымного пороха, который стал одним из четырех великих изобретений древнего Китая.В течение долгого времени Китай существовал в условиях централизованной власти и самодержавной диктатуры последовательно сменяющихся режимов, поэтому развитие производительных сил происходило медленно, в обществе наблюдалася стагнация. Культура также была достаточно закрытой, представители образованных слоев общества повсеместно изучали конфуцианские каноны и стремились к сдаче экзаменов «кэцзюй» и карьере чиновников, презирая «разные фокусы», к которым причислялись технологические усовершенствования. Вплоть до XIX в Китае так и не произошло имманентных крупномасштабных социальных изменений, подобных тем, что проходили в Новое время в Европе; кроме того, древнекитайское мировоззрение и древнекитайский метод рассуждений не имели научной традиции древнегреческой натурфилософии, поэтому древний Китай, выработавший так много передовых химических технологий и соприкасавшийся с таким огромным множеством химических превращений, так и не выработал строгого и логического теоретического подхода к химии, который мог бы превратить ее в отдельную науку.Проникновение в Китай современной химии. В 40-х годах XIX в. империалистические державы с помощью своих пушек и боевых кораблей наконец пробили ворота в Китай. После второй опиумной войны, когда совместные англо-французские войска заняли Пекин и ситуация в Китае изменилась так круто, как она не менялась несколько тысяч лет, обладающие определенным кругозором люди начали понимать, что Китай больше не сможет быть изолированным, закрытым государством, упрямо отстаивающим законы своих предков. Некоторые высокопоставленные представители цинского двора, такие как Айсиньгёро Исинь, Цзэн Гофань, Цзо Цзунтан, Ли Хунчжан и другие деятели «фракции заморских дел» (янъупай), развернули «кампанию самоусиления» (цзыцян юньдун), направленную на то, чтобы сделать из Китая сильное и богатое государство. Центральным элементом этой кампании было освоение передовых западных науки и техники. Одно за другим начали появляться военно-промышленные и горнодобывающие предприятия, появилась острая необходимость в людях, разбирающихся в современной науке и технике. С другой стороны, в это же время наблюдался активный рост проповеднической деятельности западного христианства; множество организаций, проповедующих протестантство, поспешили воспользоваться открытием дверей в Китай и проникли на его территорию. Многие из них одновременно с распространением своей веры открывали школы, занимались медицинской практикой, издавали газеты или переводили научные труды, пропагандируя таким образом современные науку и технику и знакомя простой народ Китая с западной цивилизацией. Такой подход невольно совпадал с надеждами и чаяниями представителей «фракции заморских дел». Проникновение современной химии в Китай началось как раз с переводов иностранных трудов по химии и с преподавания современной химии. На начальном этапе центрами этих двух видов деятельности были Цзяннаньский арсенал в Шанхае и Столичная палата иностранных языков (Цзинши тунвэньгуань).В 1865 г. цинское правительство учредило Цзяннаньское главное управление механического производства (Цзяннаньский арсенал). С 1867 г. Цзяннаньский арсенал начал планировать работу по переводу западных трудов по науке и технике. На следующий год была официально учреждена Палата переводов (фаньигуань), где работали китайцы Сюй Шоу, Хуа Хэнфан, Сюй Цзяньинь совместно с иностранными миссионерами англичанином Александером Уайли (Вэйле Яли), американцем Дэниэлом Магованом (Ма Гаовэнем), англичанином Джоном Фраером (Фу Ланья) и др. Палата переводов переводила западные работы по науке и технике с помощью особого метода, сочетающего устное и письменное изложение, и издавала их. В марте и июле 1868 г. Джон Фраер с целью подготовки к переводу книг по химии заказал у английских компаний более десятка различных учебников по химии, а также закупил полный комплект оборудования и реактивов для химических опытов. За период с 1868 г. по 1880 г. они перевели такие труды по химии, как «Цзинь ши шибе» (Распознавание металлов и камней) (Справочник по минералогии), «Хуасюэ цзянь юань» (Постижение основ науки о превращениях (химии)) (Неорганическая химия), «Хуасюэ цзянь юань сюй бянь» (Продолжение постижения основ науки о превращениях) (Органическая химия), «Хуасюэ цзянь бубянь» (Дополнение к постижению науки о превращениях) (Неорганическая химия), «Хуасюэ фэнь юань» (Разделение на элементы в науке о превращениях) (Аналитическая химия), «Хуасюэ каочжи» (Испытание качеств в науке о превращениях) (Качественный анализ), «Хуасюэ цюшу» (Вычисления в науке о превращениях) (количественный анализ), «Ути юйжэ гай и цзи» (Записи об изменениях в предметах при нагревании) (Физическая химия) и др., которые достаточно систематизированно излагали современные той эпохе знания в области химии. В области химической промышленности и металлургической химии ими были переведены «Цзао лю цяншуй фа» (Методы получения серной кислоты), «Хуаньсю (цици) чжимэй» (Покрытие лаками в декоративных целях), «Чжи боли фа» (Методы изготовления стекла), «Чжи фэйцзао фа» (Методы изготовления мыла), «Дяньци дуцзинь фа» (Метод гальванического золочения), «Хуасюэ гунъи» (Химические технологии), а также «Ецзинь лу» (Записи об изготовлении металлов), «Цзаоте цюань фа» (Полная методология изготовления железа), «Баоцзан син янь» (Россыпи сокровищ, таящиеся в горе), «Инькуан чжинань» (Путеводитель по серебряным рудам) и др. Джон Фраер также был редактором и издателем научно-технического периодического издания на китайском языке «Гэчжи хуэйбянь» (Сборник о постижении природы вещей), который стал первым китайским современным периодическим изданием о науке и технике. Он выпускался с 1876 г. по 1892 г. и содержал большое количество информации по химии. Оригиналы упомянутых выше трудов по химии были неоднородны по своему научному уровню: некоторые из них имели научно-популярный характер, примерно соответствуя уровню пособий для средних учебных заведений, и содержали достаточно много устаревшей информации; другие были авторитетными монографиями известных ученых своего времени, только-только вышедшими из печати.В 1862 г. Цзунли гэго шиу ямэнь (Палата по управлению различными государственными делами) при цинском правительстве учредила Цзинши тунвэньгуань (Столичную палату иностранных языков). Она стала учебным заведением нового образца. На первоначальном этапе в ней были учреждены четыре палаты для изучения иностранных языков — английская палата, французская, русская, немецкая. Целью была подготовка кадров для переводов и взаимодействия с иностранцами. В 1867 г. лидер «фракции заморских дел» великий князь Гун, (Айсиньгёро Исинь), настоял на преобразовании Тунвэньгуаня из школы, занимающейся исключительно иностранными языками, в многопрофильное научное образовательное учреждение. В 1871 г. был учрежден факультет химии, преподавать курс химии стал профессор химии француз М. А. Билькен. Так было положено начало преподаванию в Китае современной химии. Билькен перевел «Хуасюэ чжинань» (Путеводитель по науке о превращениях ) и «Хуасюэ чаньюань» (Разъяснение основ науки о превращениях) (оригинал тот же, что и у «Хуасюэ каочжи») и сделал их учебными пособиями Тунвэньгуаня. Преподавание химии в Тунвэньгуане было педагогическим новаторством, в какой-то степени послужившим примером для подражения. Но из-за того, что качество ее преподавания находилось на достаточно невысоком уровне, Тунвэньгуань не мог готовить специалистов в области химия.В период деятельности движения за самоусиление некоторые военные и специальные технические учебные заведения также вводили у себя курс химии. Примером могут быть Тяньцзинь шуйши сюэтан (Тяньцзиньское училище флота), Гуанчжоу сии сюэтан (Гуанчжоуско