清朝化学发展

化学
　　（一）西方近代化学的传入
　　１。西方近代化学的建立
　　炼丹术堪称化学的原始形式，源于中国，但在明代却走向没落。西方也有过炼金术时期。但随着资本主义经济的发展，以瑞士医生帕拉切尔苏斯（１４９３- １５４１年）为代表的学派，开始研究和制造药剂，炼金术开始受到冷落。于是西方化学发展过程越过炼金术时期而进入制药时期。英国化学家波义耳（１６２７- １６９１年）于顺治十八年（１６６１年）出版了《怀疑的化学家》，首次提出化学元素概念，有力地推动了化学的发展。１７世纪末期到１８世纪７０年代，燃素学说在西方化学发展史上成为一个理论体系，使化学进入燃素时期。乾隆四十二年（１７７７年），对于中国也许是个平常的年份，但却是西方化学进入近代化学时期的起始时间。法国化学家拉瓦锡（１７４３- １７９４年）
　　在英国化学家普里斯特列（１７３３- １８０４年）发现氧气基础上，创立燃烧的氧气化学说，风行百年的燃素学说彻底失去了市场。嘉庆十三年（１８０８年）对中国科技史来说也是再平淡不过了，但英国化学家道尔顿（１７６６-１８４４年）
　　却在这一年创立了近代原子论，西方化学理论有了新的、巨大突破。
　　明末清初，来华外国传教士自然谈不上传入近代化学知识，不过介绍了火药配方和 造强水 的方法。
　　２。近代化学的传入
　　鸦片战争后，国门洞开，国人渴望了解外国，学习西方， 师夷长技 ，而来华的外国人日益增多，客观上为国人提供了机会。
　　英国传教士合信（Ｈｏｂｓｏｎ，Ｂｅｎｊｕｍｉｎ，１８１６- １８７３年），自道光十九年（１８３９年）来华开诊行医，除医治疾病外，他还着手编著书籍，向中国人介绍科学知识。他最早编写的书是于咸丰五年（１８５５年）在上海刊行的《博物新编》，一般认为该书首次向中国介绍了西方近代化学知识。
　　该书不是专门的化学书，也不是医学书，堪称是一部科学常识读物。全书三集，第二集为《天文略论》，介绍了哥白尼、牛顿学说，也提到道光二十六年（１８４６年）发现的海王星；第三集是《鸟兽论略》，把不少新奇动物介绍给中国人。该书第一集分地气论、热论、水质论、光论及电气论数篇，在 地气论 篇里面，介绍了 养气 （或曰 生气 ）、 轻气 （或曰 水母气 ）、 淡气 、 炭气 、 磺强水 、 硝强水 、 盐强水 等，即分别为后来统一称谓的氧气、氢气、氮气、一氧化碳、硫酸、硝酸及盐酸等。书中还介绍了它们的性质和制造方法。在 水质论 篇中介绍了元素理论。该书称 天下之物，元质五十有六，万类皆由此而生. 元质 即化学元素，当时已发现的化学元素共有５６种。该书有力推动了科学技术知识在中国的传播，对近代中国科技的发展有着不可低估的作用，如著名化学家徐寿在成名之前就读过它，并深受启发。当然，是书毕竟不是系统的、有深度的科学专著，它还胜任不了向中国人全面、系统地传播西方近代化学理论的使命。
　　近代化学书籍的翻译工作，贡献最大者就是徐寿。除了徐寿外，还有一些中外学者做出了贡献。同治十年（１８７１年）何了然与美国传教士医生嘉约翰（Ｊｏｈｎ　　Ｇｌａｓｇｏｗ　　Ｋａｒｒ，　　１８２４- １９０１年）合译的《化学初阶》（即《化学原理》）在广州出版，是为化学专著。稍早一点问世的《格致八门》（同治七年，即１８６８年由北京同文馆出版）一书中也有一些近代化学知识。京师同文馆中的化学教习、法国人毕利于（Ｍ？Ａ？Ｂｉｌｌｅｇｕｉｎ）译过两本化学课本，即《化学指南》和《化学阐原》，其中《化学阐原》系由副教习承霖助译，于光绪八年（１８８２年）出版的。在译著中，毕利于等人面对着如何翻译元素译名的问题。他们以元素性质与来源创造新字，以图解决之，如把镁译成 ■ 等。由于有的新字特别复杂，后人以不便使用而改行其他方法。
　　此外，江南制造局出版了汪振声翻译的《化学工艺》。总计江南制造局晚清出版包括徐寿、徐建寅等人所译化学类书籍８种６２卷。
　　出国留学生在翻译化学书籍方面出有突出贡献。光绪二十九年（１９０３年）会文学社出版的范迪吉等人翻译的《普通百科全书》１００册中，有多本是由日本人原著化学书而翻译过来的。计有：《日用化学》、《有机化学》、《分析化学》、《化学问答》、《无机化学》等书。
　　光绪二十九年（１９０３年），已译出并充作国内教科书的化学书籍，还有范震亚所译《化学探源》、樊炳清所译《理化示教》、孙筠信所译《化学导源》等。
　　洋务运动开其端的晚清教育改革，也为传播西方近代化学开辟了道路。
　　京师同文馆有两位教授化学的洋人教习，一为同治十年（１８７１年）到馆的毕利于，另一为光绪十九年（１８９３年）到馆的英人施德明。其他学堂也都开设化学课，光绪十七年（１８９１年）武昌还成立了铁政局化学堂（５年后并入自强学堂）。福州船政学堂派出的三批留欧学生中，光绪三年（１８７７年）派到英国的罗丰禄，光绪十一年（１８８５年）派到法国的郑守箴和林振峰，学习专业均包括有化学（罗的专业为 气学、化学、格致 ，郑的专业和林的专业均为 算学、化学、格物学 ）。清末新政中去外国留学的中国人，也有专学化学专业的，如东京工业学校应用化学科和东京工业学校电气化学科，均有中国学生报名入学。早稻田大学设有清国留学生部，内有本科师范教育，包括物理化学专业。光绪三十一年（１９０５年）、三十三年、三十四年，该留学生部分别入学７６２人、８５０人和３９４人。设有包括师范在内的多个学科教育的日本经纬学堂，自光绪三十年（１９０４年）到宣统二年（１９１０年），共毕业中国留学生１３８４人。在日本开设的速成学校，也开设化学课程。也有赴欧洲学习化学的。江苏江阴人曹承嘏（１８８５- １９６６年）宣统二年（１９１０年）留学英国曼彻斯特，师事染料合成大师珀金（Ｐｅｒｋｉｎ）。丁绪贤（１８８５- １９７８年，安徽阜阳人）在宣统元年入伦敦大学化学系学习。
　　（二）几位化学家
　　１。近代化学先驱徐寿
　　随着西方近代化学的传入，随着以洋务运动为起点的中国近代资本主义经济的发展，一批较杰出的化学家涌现出来。
　　徐寿（１８１８- １８８４年），字雪村，号生元，江苏无锡人，堪称晚清首屈一指的化学家。徐家世为无锡名门望族，惟至徐寿曾祖时衰落。乃至徐寿祖父时，种田经商，家道渐兴。徐寿５岁时，他２７岁的父亲辞世，家境复衰。
　　母亲终日操劳，竟至成疾，在他１７岁时也故去了。徐寿发妻盛氏早逝，续娶韩氏。家境清贫，父母早亡，使徐寿极富吃苦、奋斗、上进精神，而父母正直的为人，也给他以很大的影响。他对自己的要求是： 不二色，不诳语，接人以诚 ； 毋谈无稽之言，毋谈不经之语，毋谈星命风水，毋谈巫谶纤纬.显然，徐寿的高尚人格、吃苦精神及严肃的人生态度，奠定了他取得卓越成就的基础。
　　徐寿与同时代绝大多数人一样，也曾想博取功名，并参加过童生考试，未能如愿问鼎。乃决意彻底放弃科举道路，专攻有用实学，对自然科学产生了浓厚的兴趣，并与同乡华蘅芳经常交流切磋。咸丰七年（１８５７年）二人同至上海，意欲在这块当时中国最开放的土地上寻求新知识。上海之行，收益颇大。他们认识了在墨海书馆工作的数学家李善兰，并请教了一些问题。徐寿读到了墨海书馆出版合信编著的《博物新编》。该书尽管属普及性的常识读物，但展现在徐寿面前的却是一个全新的世界，书中的化学知识更使他如醉如痴，很大程度上决定了他钻研化学的终生志向。他回到家乡后，即按照《博物新编》所载之法进行试验。 知三棱镜之分七色也，求之不可得，乃用水晶印章磨成三角以验之；知枪弹之行抛物线，而徐寿疑其仰攻与俯击之矛盾也，乃设立远近多靶以测之.遇到不解问题，徐、华二人必交流讨论，直至豁然开朗。他家境不裕，但为购置实验仪器，他从不吝惜金钱。他非常重视实验，并动手自制实验仪器，制成指南针、象限仪及温度表等仪器。
　　他的才干，受到当时的洋务派主要首领之一曾国藩的赏识。适逢曾氏兴办中国近代第一家机器工业——安庆内军械所，急需人才，于是举荐徐寿去那里工作。后李鸿章创办江南制造局，徐寿于同治六年（１８６７年）又被调至该局工作。在中国近代科技发展史上，徐寿的贡献具有突出的地位。
　　徐寿最大的贡献是系统介绍西方近代化学。徐寿到江南制造局后即建议设立翻译馆，建议获准后，他又与伟烈亚力、傅兰雅等人通力合作，翻译西方科技书籍，前后达１７年之久。根据《清史稿？徐寿传》记载，徐寿与人合译之书计１３种，其中６种与化学有关。翻译情况如下。《化学鉴原》６卷。
　　根据英国威尔斯（Ｄ？Ａ？Ｗｅｌｌｓ）所著《化学原理和应用》译成。威尔斯的这本书是当时流行的教科书，初版于咸丰八年（１８５８年），１０年中修订再版十余次。是书为普通化学方面的著述，包括化学的基本原理和一些重要元素的性质。徐寿与傅兰雅译成，并于同治十年（１８７１年）出版。这本译著出版，其意义除了该书内容重要外，还在于译者首次确立元素译名的原则，即取西文名词第一音节，加汉字 金 、 石 等偏旁，创造新的形声字。译者根据这个原则译定的６４个元素汉名，受到学术界的普遍接受，其中４４个沿用至今，如钠、钾、锰、镍、钴、锌、钙、镁等便是。
　　《化学鉴原续编》２４卷和《化学鉴原补编》７卷。亦为徐寿和傅兰雅所译。前书介绍有机化学知识，后者介绍无机化学及化学实验，谈及主要元素的性质与测定方法，并论述到光绪元年（１８７５年）新发现的元素镓。译自英国化学家勃洛詹（Ｃ？Ｌ。Ｂｌｏｘａｍ）所著《无机及有机化学》。
　　《化学考质》８卷。徐寿和傅兰雅译成。为化学定性分析著作。译自德国化学家弗里西尼乌斯（Ｆｒｅａｅｎｉｕｓ）的《定性分析导论》的英文版（光绪元年，即１８７５年出版）。
　　《化学求数》８卷。徐寿和傅兰雅译成。为化学定量分析著作。译自弗里西尼乌斯《定量分析导论》的英文版（光绪二年，即１８７６年出版）。
　　《物体遇热改易记》４卷。徐寿和傅兰雅译成。主要介绍气体、液体、固体膨胀定律与应用，以及测定膨胀系数的方法。属物理化学初步知识的书籍。译自福斯特（Ｆｏｓｔｅｒ）撰写的《由热引起的体积变化》（收于瓦特斯（Ｗａｔｔｓ）编《化学及其他有关学科辞典》，光绪元年，即１８７５年出版）。
　　徐寿和傅兰雅在翻译《化学鉴原》等书过程中，还编成《化学材料中西名目表》和《西药大成中西名目表》这两部中西化学名称对照表。
　　徐寿和傅兰雅上述翻译活动及成果，使西方近代化学比较系统地传入中国。
　　除了翻译化学书籍，徐寿还译有《汽机发轫》、《西艺知新》、《西艺知新续编》、《宝藏兴焉》、《营阵揭要》、《测绘地图》、《法律医学》等７种。
　　徐寿是化学家，也是化工技术专家。在江南制造局，他在 船炮枪弹 方面多有发明， 自制强水、棉花、药水、爆药 ，为中国近代军事工业贡献甚力。
　　徐寿也是近代教育家，为传播包括化学在内的科学技术知识，培养科技人才，同样贡献很大。这主要表现在他参与创办格致书院和杂志《格致汇编》。格致书院堪称中国境内较早的科学教育机构，筹建始于同治十三年（１８７４年）。徐寿与其他７人（外人４人，国人３人）为创始董事会成员。
　　徐寿修改英国驻上海领事原拟１５条章程，并重拟６条章程，规定只讲科技，不涉宗教。他还积极奔走，争取到李鸿章等人支持。在筹资金、购仪器、绘制院舍图样等方面，他出力最多。终促成书院在光绪二年（１８７６年）开院。
　　他还主持入院学生的定期课艺。
　　《格致汇编》为中国最早科技期刊，光绪二年刊行。傅兰雅任主编，而集稿与编辑工作则由徐寿具体操持。是刊专载科技文章。始为月刊，后为季刊。共出７卷（每年一卷）６０册，时断时续，历时１６年。这本杂志影响较大，印数三四千本，覆盖国内北京、天津、上海等７０余地，并远销新加坡和日本。徐寿曾在杂志上发表过《论医学》、《汽机命名说》、《考证律吕说》等学术论文。
　　此外，徐寿为试制成功中国第一艘轮船，也立下了汗马功劳。
　　２。杜亚泉的贡献
　　杜亚泉（１８７３- １９３３年），原名炜孙，字秋帆，笔名伧父、高劳等。浙江会稽人。生于书香门第。读书刻苦，以求功名。１６岁中山阴县秀才。复进城读书，毕业于浙江省垣崇文书院。他旧学功底甚深，曾在绍兴经学岁试第一。甲午战争前也曾两次乡试，皆未中。甲午秋试即至，而日本侵华战争已经爆发，乃愤然放弃误人误国的科举之途，专志于西方近代科技，以图救国。
　　初读李善兰、华蘅芳之数学著作，越两年，受绍兴中西学堂监督蔡元培之聘，于光绪二十四年（１８９８年）来堂教授数学。杜氏数学水平可由当年算学考试为绍兴第一得到说明。教学之余，他还坚持自学物理、化学、矿学、植物学、动物学及日语，均颇有成效。他还广泛涉猎西方社会科学知识。他关心社会现实，希望以革新达中国富强之途。
　　德才兼备的杜亚泉于光绪二十六年（１９００年）秋季去上海，实现他的抱负，发挥他的才干。当年创办亚泉学馆，招员授徒，传播近代物理、化学知识。同年还创办《亚泉杂志》，是为中国人自办的最早的科技期刊。次年，创设普通学书室，编译出版书籍，传播科学知识。光绪二十七年（１９０１年）
　　和光绪二十八年，他还创办并主编了集理化、文史及时事政治于一身的《普通学报》，主编《中外算报》。光绪三十年（１９０４年），他应张元济（１８６７- １９５９年）等人之邀，到上海商务印书馆编译所担任理化部主任。他在商务印书馆工作了２８年。光绪三十一年，杜亚泉与蔡元培等人决定创办理科通学所，所内设算学、理化及博物３科。同年，商务印书馆创办的速成小学师范讲习所开学，他在该所任教师。民国元年（１９１２年）起，他又任当时中国最负盛名的《东方杂志》主编。
　　创学校，办刊物，撰写文章，著译书籍，是杜亚泉一生的基本活动。他通过这些形式，向国人介绍、传播包括化学在内的先进的科技知识，做出了非凡的贡献。
　　《亚泉杂志》前后发行１０期，载文３９篇，其中除６篇属外投稿件，其余３３篇全为杜亚泉自撰或自译的。在全部刊载的文章中，化学类最多，计２３篇，占５８％。此外，该刊还设有 化学问题 专栏。把《亚泉杂志》说成是中国首家化学期刊并不为过。正是这本杂志，向中国人系统介绍了元素周期律；及时告知国人世界上新发现的化学元素，如镭、钋放射性元素就是这样介绍进来的。杜亚泉的文章从化学理论到日用化学知识，无所不包。属于后者的文章有 防腐及贮藏法 、 天气预报器 、 显影药水方 等。
　　杜亚泉编写、编著的化学书籍有《化学工艺宝鉴》、《理化示教》、《格致》、《自然科学》等，有一些成了很受欢迎的教科书。
　　杜亚泉在植物学、动物学等领域，也为传播近代科学做出许多贡献。
　　３。徐建寅的建树
　　徐建寅（１８４５- １９０１年），字仲虎，江苏无锡人。是晚清著名化学家徐寿次子。自小，父亲的人品和献身科研的精神就深深地感染着他。１７岁起，先后随徐寿到安庆内军械所和江南制造局。同治十二年（１８７３年）受任为江南制造局提调。后又先后奉调至天津机器局督造镪水；去山东总办山东机器局；任中国驻德使馆二等参赞，赴英、法各国考察；去南京督办金陵机器局；去福州任福建船政局提调。光绪二十四年（１８９８年）戊戌变法时，任农工商总局督理，受赏三品卿衔。光绪二十六年（１９００年）去武汉总办汉阳钢药厂。
　　次年因试生产无烟火药失事，以身殉职。
　　徐建寅对晚清科技的贡献，除了协助徐寿在安庆造船，翻译数学、物理著作外，还主要表现为传播、介绍西方近代化学、化工技术，及推动中国化工技术进步和发展。
　　徐建寅和傅兰雅通过译书，首次将西方近代分析化学，系统地介绍到中国。《化学分原》是他们合译之作，同治十年（１８７１年）由江南制造局出版刊行。全书计２册８卷，附插图５９幅。原本为《实用化学及分析化学导论》，系欧洲化学名著，同治五年（１８６６年）出版 .原著者是英人包蒙（Ｊ？Ｅ？Ｂｏｗｍａｎ），后又经英人勃洛克詹（Ｃ？Ｌ？Ｂｌｏｘａｍ）增订。《化学分原》主要内容包括：化学元素及其化合物的定性分析方法和定量分析方法；定性分析与定量分析所用仪器的制作和使用方法。徐建寅与傅兰雅的工作完全是开拓性的，当时并无专门化学译著可资借鉴，更无专业词典，不少概念、术语的译名都是他们首次提出的。此书是中国最早出版的分析化学译著，堪称中国近代化学的重要基石之一。
　　徐建寅于光绪五年（１８７９年）至光绪七年，在西欧德国、法国和英国的厂矿进行考察，他将考察所得，撰成《欧游杂录》和《水雷录要》二书，对国外先进工艺技术等情况详加记述。在《欧游杂录》中，细录所考察的８０多个厂矿的规模、技术、设备、工艺过程，谈到２００余项工艺技术。８０多个厂矿中，有化工厂１３个，如制造硫酸、硝酸、氯气、硼砂、漂白粉、氯化铵、油烛、肥皂、香水、樟脑等厂；有制弹药、水雷、枪、炮等厂１７个；有冶炼厂及铜矿１３个；制水泥、耐火砖、皮革及机械等厂２３个。徐建寅的考察及载有多种制造工艺的考察记，对推动中国科技的发展起到重要作用。
　　徐建寅勤于钻研和试验，使晚清中国多项化工产品从无到有地问世。同治十三年（１８７４年）他在天津机器局督造镪水，结果很快造出硫酸。在武汉，他从事无烟火药的研制工作， 日手杵臼，亲自研炼 ，终于研制成功（之前的光绪二十二年即１８９６年，江南制造局已研制出无烟火药。但徐氏研制系独立进行的）。惜上机制造时，机器突炸，致使徐建寅等在场１６人同时身亡。
　　４。蹊径独辟的丁守存
　　化学的原始形式炼丹术，衰落于明代。西方化学知识的传入起于咸丰年间。但鸦片战争到咸丰朝之前的这段时间（１８４０- １８５０年），中国化学研究并不是一片空白。鸦片战争中国的失败，激励国人探寻克敌制胜的良策；英军猛烈的炮火则促使一批国人改进火器技术，并作出可贵成就。丁守存是其中杰出代表。
　　丁守存（１８１２- １８８６年），字心斋，号竹溪，山东省日照人。自幼聪慧，读书刻苦。科举之途顺利，道光十五年（１８３５年）中进士，后曾任过户部主事、军机章京及湖北督粮道兼按察使等职。
　　丁氏学识渊博，除经史外，天文历算和工艺制造，无不通晓。这是他钻研火器技术的重要基础。道光二十三年（１８４３年），他写成介绍火器起爆装置雷管研制方法的《自来火铳造法》一书。这本书是他在基本上无从参阅西方资料文献的条件下，潜心研究和试验的结晶。
　　传统的铳炮引燃，一般无非采用纸药引信或火绳、火石法。欧洲在道光十一年（１８３１年）第一次以雷银、雷汞制成雷管。书写了起爆技术全新一页。
　　丁守存研制的雷管起爆药就是雷酸银，过去中国并无人制成此药。丁守存合成雷酸银的方法是：先用青矾和硝石制成硝酸，继以蒸馏法得浓硝酸（书中所谓 强水 ）；以蒸馏法将酒精纯度提高，得纯酒精；浓硝酸与纯酒精配成浓溶液；锤足色纹银成薄片，置于配成的浓溶液中；剧烈反应后，器皿瓶底有 白霜是为雷酸银。把雷酸银置入制好的铜帽内，雷管即告制成。丁氏研究成果，固比欧人晚出十余年，但属独立研究所取得的成功，同样是中国起爆技术发展进程中一个重要里程碑。
　　除了《自来火铳造法》以外，丁氏还有《详覆用地雷法》、《新火器说》、《造化究原》、《丙丁秘篇》等著述。丁氏的包括雷管制造技术在内的科研成果，在当时很受清政府重视，一般都用于兵器制造上。道光皇帝曾召见他。
　　魏源的《海国图志》（第２版，道光四十七年即１８４７年刊印）也收有《详覆用地雷法》和《自来火铳造法》。道光年间福建的丁拱辰与丁守存在火器方面各领风骚，有 南北二丁 之说，可见影响之巨。