中国传统火药的基本成分是硝石、硫磺和木炭。硫磺也可以用雄黄代替，木炭也可以用油脂、沥青代替。而火药的发明，关键是在对硝石(又名焰硝)的识别、性能的了解以及其加工、提纯工艺的进步。

我国利用硝石是很早的，初时写作“消石”，在战国时已用做医药。其化学组成是硝酸钾。自然界中的硝石往往是土壤中含氮有机物质在细菌作用下分解、氧化成硝酸后与土壤中的钾素化合而成的。所以每当秋高气爽的季节，它通常呈皮壳状或盐花状析出来，覆盖在地面、墙脚，这就是所谓的地霜。特别是在猪圈、马厩、厕所附近的墙角尤多。硝民扫取这种含硝的土块，置于桶内，加水浸泡。经过滤后，将滤液熬煮或晒干，就得到硝石结晶。此外，在某些岩石表面、洞穴或盐沼地带偶尔也会找到它。东汉时成书的《神农本草经》上所记载的、“能化七十二种石”的“朴消”，根据它的“化石”性质，大概就是硝石。

中国炼丹术兴起以后，方士很重视硝石，不断摸索它的性质，说它是“感海卤之气所生，乃天地至神之物，……能使七十二石化而为水，柔润五金，制炼八石，虽大丹亦不舍此”。在东汉问世的中国早期丹经《三十六水法》中，硝石就是主角。

但是在自然界中又相当广泛地存在一种叫做“芒硝”的物质，化学组成是Na2SO4·10H2O，在盐湖周围会大量析出；或以钙芒硝、白钠镁盐(即硝板)形式存在；也常从盐碱地上离析出来，外貌和硝石颇相似。而两者在我国传统的医药中，医疗功能也几乎完全相同。所以古人，特别是从先秦到南北朝时期，往往把它们混淆，古书上的记载当然也就相当混乱，什么是真硝石？长时期中众说纷纭。所以要对硝石广泛采集、充分利用并准确地掌握它的化学特性，就得摸索到一些区分它们的方法。在南北朝时，陶弘景提出了一种鉴定硝石的方法，相当科学，他说：“以火烧之，紫青烟起，云是真硝石也。今宕昌(在今甘肃)以北诸山有咸土处皆有之。”就是说，把真硝石放在火焰上一烧，它会使火焰呈紫色，与芒硝不同。我们知道，硫酸钠则会把火焰染成黄色。这就是近代的焰色检定法，我国古代的方士早在1500年前就已经利用过了。但是真的运用这种方法时，又往往会遇到困难。因为在天然的硝石中总会含有一些芒硝和盐分，而钠所产生的黄色火焰，其亮度远远超过钾的紫色火焰，因此少量钠杂质的存在，这种靠焰色鉴定的方法就大失效力了。及至唐代，炼丹家们发明了高效的“磺硝法”来制造铅丹。其工艺过程是先利用熔化的铅与硫磺相反应，使生成硫化铅，然后加硝石一起炒，很快就会生成赤红色的铅丹，而芒硝绝无这种功能，因此这倒不失为一种鉴定硝石的科学方法。但在唐代时，炼丹家则更普遍地知道了利用硝石的助燃性可以鉴别它：把一小块待检验的硝石投到赤热的炭上，就会猛烈燃烧起来；而芒硝投火中，则先化成“水”，水蒸发尽后，变成白色似枯矾的粉末，与硝石迥然不同。因此，唐代的炼丹家对硝石性质的认识和多方利用就大步前进了，他们在这时期发明了火药也就不是偶然的了。

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