沈括是北宋時(shí)期少有的全能型人才。

沈括早年支持王安石的政改。晚年，沈括從政隱居于江蘇鎮(zhèn)江夢溪園。他寫了一部輝煌的杰作《夢溪筆談》（以下簡稱筆談）。這本書充分體現(xiàn)了沈括博大精深的自然科學(xué)知識，也展示了中國古代勞動(dòng)人民的智慧和智慧。它也是我們研究古代科技史的寶貴資料。《筆談》是一部包羅萬象的百科全書。事實(shí)上，這本書沒有多少化學(xué)知識。但縱觀世界化學(xué)史，這些成就也令人眼花繚亂。

石油燒墨

在我國，石油的發(fā)現(xiàn)很早，利用歷史悠久。沈括《筆談》第421條記載：“鄜延境內(nèi)有石油。舊說高奴縣出‘脂水’即此也。生于水際，沙石與泉水相雜，惘惘而出……燃之如麻，但煙甚濃，所沾帷幕皆黑。予疑其煙可用，試掃其煤以為墨，黑光如漆，松墨不及也……此物后必大行于世，自予始為之。蓋石油至多，生于地中無窮。”

從這一記載中，我們可以知道北宋時(shí)期是以石油為燃料的。就連當(dāng)時(shí)帶兵作戰(zhàn)的沈括也在帳篷里用油當(dāng)燃料。結(jié)果，燃燒產(chǎn)生的濃煙把帳篷熏黑了。在這種現(xiàn)象的啟發(fā)下，沈括認(rèn)為黑煙可以用來制墨。以石油為原料生產(chǎn)炭黑是石油化工生產(chǎn)的新起點(diǎn)。然而，當(dāng)時(shí)由于沈括受到頑固派司馬光等人的鎮(zhèn)壓，北宋沒有聽從他的建議，開采和利用石油。

然而，目前，由石油或石油氣制成的炭黑已廣泛應(yīng)用于油墨、油漆和橡膠加工等行業(yè)。早在11世紀(jì)，沈括就預(yù)言“這東西會在世界上廣泛使用”，這是很有遠(yuǎn)見的。古時(shí)候，石油有石漆、石制水、火井油、硫磺黃油、泥油等十余種名稱，沈括在《筆談》中首次將其命名為“石油”。自北宋以來，也有一些石油的別稱，但已逐漸被淘汰。直到今天，只有“石油”被使用，并成為公認(rèn)的統(tǒng)一名稱。

濕法制銅

從明礬制取銅的濕法煉銅原理是現(xiàn)代化學(xué)中的“置換反應(yīng)”：Fe+CuSO4=FeSO4+Cu。這種現(xiàn)象不是沈括發(fā)現(xiàn)的。其實(shí)，早在秦漢時(shí)期，我國勞動(dòng)人民就知道了。然而，濕法煉銅工藝在《筆談》中有詳細(xì)描述：“信州鉛山縣有苦泉，流以為澗，挹其水傲之，則成膽礬，烹膽礬則成銅；熬膽礬鐵釜，久之亦化為銅。”濕法銅起源于中國，這在世界化學(xué)史上是一個(gè)巨大的貢獻(xiàn)。這項(xiàng)技術(shù)在宋代已大規(guī)模投入生產(chǎn)，也是化學(xué)應(yīng)用于生產(chǎn)的一個(gè)很好的例子。

朱砂化毒

沈括的許多發(fā)現(xiàn)也源于他對生活的細(xì)致觀察。《筆談》第432條記載了朱砂的熱轉(zhuǎn)變現(xiàn)象：

“予中表兄李善勝，曾與數(shù)年輩煉朱砂為丹，經(jīng)歲余，因沐砂再入鼎，誤遺下一塊，其徒丸服之，遂發(fā)懵冒，一夕而斃。朱砂至涼藥，初生嬰子可服，因火力所變，遂能殺人。以變化相對言之，既能變而為大毒，豈不能變而為大善？既能變而殺人，則宜有能生人之理，但未得其術(shù)耳。”

現(xiàn)在我們知道“朱砂中毒”是由于朱砂（HGS）在水中的溶解度很低，加熱后變成一種劇毒的可溶性汞鹽。沈括接著指出，既然朱砂經(jīng)過一番轉(zhuǎn)化就可以變成毒藥，那為什么毒藥不能通過另一種轉(zhuǎn)化變成良藥呢？他的結(jié)論是，在一定條件下，大毒與大善可以相互轉(zhuǎn)化。只要我們努力，人們就能掌握物質(zhì)變化的規(guī)律。這實(shí)際上是一種簡單的辯證思維，這在沈括的許多科學(xué)觀點(diǎn)中都可以看到。沈括的思想在中國古代儒家“理在心，士不求遠(yuǎn)”的思想中尤為可貴。

百煉成鋼

由于沈括有富國強(qiáng)軍的思想，他非常重視冶煉鋼鐵和生產(chǎn)武器。《筆談》第五十六條描述了北宋時(shí)期兩種常見的煉鋼方法。一種方法是

“用柔鐵屈盤之，乃以生鐵陷其間，泥封煉之，鍛令相入，謂之‘團(tuán)鋼’，亦謂之‘灌鋼’”。也就是說，在煉鋼爐內(nèi)，將熟透的鐵棒彎折，將生鐵塊嵌入其中，爐內(nèi)用泥封嚴(yán)，燒后再鍛打，制成“灌鋼”。

另一種方法是“但取精鐵，鍛之百余火，現(xiàn)鍛稱之，一鍛一輕，至累鍛而斤兩不減，則純鋼也，雖百練不耗矣”。這種方法即為熱鍛技術(shù)。

在煉鋼過程中，由于碳元素分布比較均勻，所以在煉鋼過程中被稱為“多晶硅”，即在煉鋼過程中，碳元素相對均勻地分布在煉鋼爐中。用該方法生產(chǎn)的鋼性能良好，可作為武器、農(nóng)具的優(yōu)質(zhì)材料。1000多年前，這種煉鋼工藝絕對是世界領(lǐng)先的工業(yè)技術(shù)，也是中國古代勞動(dòng)人民經(jīng)驗(yàn)和智慧的結(jié)晶。