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古人观察、利用和研究化学变化首先是从对化学工艺的发展利用开始的。 陶瓷化学大约万年前，中国各地区的先民通过击石取火、钻木取火得到火种，慢慢学会了用火，并逐步了解了火的习性。由于偶然中发现火可使黏土发生烧结使之成为坚硬的陶块，导致了制陶工艺的诞生。大约距今1万年前的时候，他们摸索到烧陶的技术，制作出原始陶器。由低级到高级，从新石器时代的后期（距今约年前）到东汉时期先后发展出了彩绘红陶、蛋壳（薄壁）黑陶、白陶、印纹硬陶、青釉硬陶和绿釉陶等多个品种。这是用化学手段制造出来的第一类自然界不存在的物质，为人们提供了新的生活用具和建筑材料；也为冶炼熔铸金属和酿造工艺的出现创造了条件。
中国瓷艺发展很快，历朝各代都是名窑林立，瓷艺与花样品种不断推新，唐代、宋代不仅有了多种色釉瓷，还有兔毫油滴釉、窑变形成的绚丽彩釉、葱翠如梅子的青釉、貌似冰裂纹的“开片”瓷釉，更成为瓷艺中的绝技。元代、明代又推出了釉上、釉下的彩绘瓷。到清代雍正、乾隆时期，璀璨的五彩瓷、粉彩瓷、珐琅彩瓷的发明把中国古代瓷艺推到了顶峰，达到黄金时代。
冶金化学继制陶工艺之后，冶金化学工艺出现。中国大约在距今多年前开始冶炼红铜和锡青铜，用的是把绿色孔雀石或孔雀石与锡矿石混上木炭一起在陶质器皿中加热烧炼的方法。到了商殷时代青铜（见铜合金）冶炼已达到鼎盛时期。已经冶炼出了金属铅和锡，可以用三种金属按一定比例熔合炼制青铜。造型端庄、纹饰精美、重达千克的“司母戊”大鼎是其代表作（含铜84.8％、锡11.6％、铅2.8％）。及至战国时期，青铜器已大量生产，从过去以生产礼器为主过渡到大量制造兵器、货币和一些农具，已初步了解到青铜中铜、锡的比例与青铜器性能之间的某些关系，所以《考工记》中有了“六齐规则”的记载。
酿酒中国先民大概在远古时就已从发霉、发酵的野果和谷物中品尝到酒香和酒味。在有了陶质器皿后，约在距今多年前开始有意识地通过粮食的自然变霉、发酵制作酒浆，以供祭祀和饮用。西周已有了系统的经验，《礼记·月令篇》已记述了负责酿酒事宜的官员“大酋”在仲冬酿酒时必须监管好的6个环节，包括原料秫稻、曲糵麦芽、水泉、酿酒陶器、柴火等。及至汉代酒工已从利用麦糵糖化、发酵发展到培养、制作多种优良的酿酒曲种。北魏贾思勰所著《齐民要术》曾详细总结了当时北方的12种造酒用曲的制作方法。宋代酵酒技艺又有了重大突破：有了优良菌种的延续和推广的经验；朱翼中所著《北山酒经》更系统地记载了南方的各种造曲法；发明了在高温菌红米霉作用下生成的红曲；发明了酒蒸馏器和蒸馏技术，取得了味极浓烈的烧酒。其他的醇造工艺，如作醋、造酱、制酪等也已成熟。总之，在生物化学的早期利用上中国也曾有过重大贡献。
制糖中国先民在掌握谷物酿酒的同时也逐步学会了以稻米、高粱为原料，煮后加入麦芽经过保温糖化而制作饴糖，《诗经》中已有记载。唐代四川遂宁地区出现了从蔗糖制作结晶冰糖（糖霜）的技艺。明代福建的糖匠更发明了利用泥浆吸附作用的蔗糖脱色法，从此雪白的蔗糖问世。
洗染在中国古代的洗染行业中也不乏化学方法的利用。例如：①靛蓝的制取是利用碱性石灰水、酶的作用和日光的氧比化从蓝草中将蓝苷浸取、沉淀而制成的；染蓝过程又利用发酵作用将其先还原为可溶性的靛白。②在提取红花中的红色素时利用了碱水（石灰水、草灰水）浸取、酸水（醋、乌梅水）沉淀的交替处理，来分离红花中的黄、红两种色素。③曾利用绿矾与五倍子壳、橡栗壳中的单宁质相反应，制作成黑色媒染染料。④在以茜草、紫草染红时利用了明矾的媒染作用，而且颜色更深艳。矾类的广泛应用也促进了绿矾、明矾、黄矾等的化学加工。与染色相关的还有丝麻及织物的漂洗。除了最早利用的藜灰（冬灰）外，魏晋时已利用皂荚粉作洗涤剂。唐代又将皂荚粉与米粉、香料混合制成“澡豆”。魏晋时还发明了用猪胰、面粉与皂荚粉混合制成的猪胰澡豆。唐代时它发展成为由面粉、豆粉与众多中草药白芷、白术等与猪胰合捣成的合膏。及至元代便正式成为猪胰与碱合炼成的中国传统“胰子”（肥皂）了，它所含的多种消化酶，可分解脂肪、蛋白质造成的污渍。
炼丹术古代炼丹术可视为化学的原始形式。中国炼丹术自汉初肇兴到清代基本消亡。那些虔诚的方士以制造令人长生不死的金丹神药为主旨。这种虚妄的梦想虽以破灭告终，但他们曾涉水攀山，寻访百药；登临深山高岭修坛建炉，在烟尘毒气中奋斗了余年，虽于长生羽化劳而无功，但却丰富了中国的医药宝库。他们切实地操作了原始的化学实验，观察了众多的化学现象，合成了一系列重要而纯净的无机制剂，如灵砂（硫汞还丹，HgS）、朱粉(HgO)、粉霜(HgCl2)、轻粉(Hg2Cl2)、铅丹(Pb3O4)、黄丹(PbO)、铅霜（醋酸铅）、玄黄(HgO–PbO)、砒霜(As2O3)、雄黄与雌黄(As4S4与As2S3)、各种矾等；并不断改进了升炼水银的方法。这些制剂在宋代就广泛被本草学家临床试验，至明代很多成为疡科圣药的主要成分。丹炉升炼丹药的化学方法也被继承下来。至唐代，他们更从合炼硝黄的爆燃事故中总结了教训，并进而导致了黑火药的发明，成为中国古代四大发明之一。
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