1132年，南宋的军事家陈规为了防御金兵的侵扰，又发明了一种管状的射击性武器——火枪。这种火枪是用长竹竿做的，竹管里面装满火药。打仗时由两个人抬着，点着了火发射出去。火枪的发明，可以说是火器史上的又一个新起点。
火药自从发明以后，主要有两大用途：一种是制造武器用于战争，另一种用途是用于生活、生产。据《武林旧事》、《梦粱录》、《事林广记》等书记载，在南宋、元朝时人们已经用火药制成焰火，以燃放焰火的形式来欢庆节日。火药性能和作用也逐渐被人们所掌握，古代人民利用它来开山、破土、采矿、筑路等，使其在生产劳动与和平建设中发挥威力。
火药、火药制造方法以及火药武器，是由中国传入阿拉伯，再辗转传入欧洲直到世界各地的。19世纪，美国在修建纽约港时，仍是使用中国发明的黑火药爆破。恩格斯曾说：“法国和欧洲，其他各国是从西班牙的阿拉伯那里得知火药的制造和使用的，而阿拉伯人则是从他们东面的各国人民那里学来的，后者却又是从最初的发明者——中国人那里学到的。”恩格斯的这番话，明确指出了是中国最先发明火药这一历史事实。
古代炼丹术中的化学成就
我国古代的冶炼技术相当发达。早在殷商时期，就已经能制造出造型复杂、非常美观的大型青铜器皿了。春秋中期，我国已经发明了生铁冶炼技术，到了春秋末年，铁制的农具和兵器也已得到普遍使用。
在冶炼金属的过程中，人们不断总结经验，逐渐接触和熟悉了许多矿物的性能，积累了丰富的化学知识。从战国时代起，就有人把冶金技术运用到炼制矿物药方面，梦想能炼出长生不老之药来，也有人想从矿物中炼出金银来。那种炼制所谓长生不老药的炼丹术在古代被称为“方术”，从事炼丹的炼丹家则被称为“方士”，后来被称为“道士”或“丹家”。
虽然这些炼丹家始终未能炼出长生不老之药来，但是在一次次冶炼中，他们不断积累经验，掌握了不少化学知识。这些炼丹家对我国古代化学的发展，起了不少作用。用现代人的眼光来看，或许把他们称为古代的化学家更为合适。在这些方士中，较为突出的有李少君、魏伯阳、刘安、葛洪等。
高度发展的现代化学今天不仅揭开了物质变化的秘密，而且造出了许多自然界本来没有的人造物质，可以说已经达到了古人所梦想的“夺天地之造化”的地步。然而我们知道，这门科学和人类其他知识一样，一开始也是经过了一个幼稚阶段的，这一阶段就是恩格斯称做化学的“原始形式”的炼金术或炼丹术。
炼丹术是古人为求“长生不老”而炼制丹药的方术，这种方术在我国起源很早，据《汉书·刘向传》载，淮南王刘安(公元前179-前122年)在他的《枕中鸿宝秘苑书》中说，战国时邹衍(约公元前305-前240年)有“重道延命方”，看来这可能是我国古代丹方之祖。但是这方不传于世，刘安那部书也早已散佚，内容怎样现在已经无从查考。不过《战国策》有方士向荆王献“不死之药”的记载，《史记》对秦始皇求“仙药”和派方士徐市(福)率童男女几千人入海求“仙人”的事叙述很详细，可见我国炼丹术在先秦时期的确已经开始萌芽。到西汉时期，武帝刘彻(公元前156-前87年)以更大的规模求仙求药，并采纳方士李少君的建议，在宫中设立丹灶，亲自从事炼丹。从此以后，炼丹之风就在封建统治阶级中开始盛行，并且经久不衰，一直发展到宋元以后。所以历代都出现了许多烧丹炼汞的方术之士，也就是我们今天所谓的炼丹家。
我国古代的炼丹活动(以锻炼身体为主的“内丹”除外)，涉及自然科学的许多不同领域，但是它的主要内容是以下三个方面：
第一，用各种无机物，包括矿物和金属，经过化学处理制作长生药的研究；
第二，为了研制药用的人造“金”、“银”而进行的冶金技术研究；
第三，为了寻求植物性长生药而进行的药用植物研究。
炼丹术所追求的目的是荒诞的，所依据的理论也大部分是属于唯心主义和迷信的，这是它在流行一千几百年之后终于让位给本草学(就是包括制药化学在内的中国传统药物学)的原因。不过历代炼丹家在广大劳动人民生产斗争知识的基础上，亲自采药、制药，做了种种实验，在炼丹实践中对自然现象进行观察研究，这就使得他们能在科学技术特别是在化学方面，取得许多重大成就，成为留给后人的宝贵遗产。
一、火法炼丹
我国古代炼丹的方法可分火法和水法两种。所谓火法，主要是带有冶金性质的无水加热法。东汉炼丹家魏伯阳在《周易参同契》中说，他那时有《火记》六百篇，讲的就是这种火法。但是这部书早已失传，内容已经无从查考。据晋葛洪《抱朴子内篇》以及比较晚的炼丹著作的记载，火法大致包括煅(长时间高温加热)、炼(干燥物质的加热)、炙(局部烘烤)、熔(熔化)、抽(蒸馏)、飞(又叫升，就是升华)、伏(加热使药物变性)等方法。
炼丹术最早的研究材料可能是丹砂，就是红色硫化汞，这种研究用的就是火法。红色硫化汞一经加热就会分解出水银(汞)，水银和硫黄化合生成黑色硫化汞，再加热使它升华，就又恢复红色硫化汞的原状。所生成的水银，是金属物质却呈液体状态，圆转流动，容易挥发，显得和寻常物质不同。所有这些现象都使古人感到神奇，因此炼丹家一直想利用这些物质制成具有神奇效用的“还丹”，又称“神丹”。《抱朴子·金丹篇》说：“神丹既成，不但长生，又可以作黄金。”就是说，这种“神丹”是兼有使人“长生”和“点铁成金”作用的万应灵丹。古代炼丹家为了炼“九转还丹”，把汞的实验反覆做了又做，所以他们对这种变化很熟悉。西汉刘安在《淮南万毕术》中说：“丹砂为澒(汞)。”东汉魏伯阳的《周易参同契》很生动地描写了水银容易挥发、容易和硫黄化合的特性，并且讲到在丹鼎中升华后“赫然还为丹”的过程。晋代葛洪的《抱朴子·金丹篇》把这些话总结为一句：“丹砂烧之成水银，积变又还成丹砂。”这些说法当然都是他们从长期实验中得出的结论。到了唐代，陈少微《九还金丹妙诀》所载的“销汞法”(用汞和硫黄制丹砂法)，已经相当精确细致，汞和硫的分量有一定的比，加热有一定的火候，操作有一定的程序，最后达到“化为紫砂，分毫无欠”(紫砂就是丹砂)的结果。这样的方法和近代化学相比可说已经差不太远。红色硫化汞有天然和人造的两种，天然产的就是丹砂(湖南辰州产的叫辰砂)，人造的叫银朱或灵砂。人造红色硫化汞是人类最早用化学合成法制成的产品之一，这是炼丹术在化学上的一大成就。
由于炼丹家从很早的时代起便研究水银的变化，他们对水银的其他化合物也是有研究的。例如唐人炼丹著作《太清石壁记》有“造水银霜法”(水银霜就是升汞或氯化亚汞)：先把水银和锡以不同温度分别加热，使成锡汞齐，然后捣碎加盐，和以太阴玄精(氯化镁)、敦煌矾石(粗石膏)或绛矾(含铁粗石膏)，用朴硝末(硫酸钠)覆在上面，加热七昼夜。我们现在看来，汞和氯化钠、硫酸钠共热是能生成氯化汞的，氯化汞和多余的汞再起作用，就会生成氯化亚汞。这个方法很复杂，后世生产水银霜的方法已经比较简单了。
关于汞和其他金属形成汞齐的作用，古人在炼丹实践中早就注意到了。魏伯阳所谓“卒得金华，转而相亲，化为白液，凝而至坚”，说的就是汞的这种作用。他们制成的汞合金，除锡汞齐以外，还有金、银、铅等金属的汞齐。刘安的《淮南子·修务训》说，“明镜”要“粉以玄锡”，“玄锡”就是铅汞齐，古时用作制铜镜时候的抛光剂。南北朝时期的陶弘景说：水银“能消化金、银使成泥，人以镀物也。”这说明制作金银汞齐的方法在南北朝的时候已经普遍用于生产。宋人《诸家神品丹法》中有“化庚粉法”，就是利用金汞齐制造金粉的方法：先制成金汞齐，再加入食盐，然后蒸发掉水银，溶掉食盐，留下来的就是粉末状的黄金。宋人《感气十六转金丹》书中有“十四转紫河车法”：丹砂四两，雄黄四两，生汞二两，同研成粉末，在丹炉中密闭加热六十日，就成所谓“紫河车”。用少许紫河车可以“干汞一两，其色转黄”。有人这样解释这一反应：三种药物加热以后可能形成一种红褐色的固体溶液(紫河车)，取少量这种固体溶液加入水银中，可能又使水银变成一种黄色固体溶液。不难理解，古代炼丹家研究汞的这种反应，也是为了寻求一种能“点”水银成黄金的“神丹”。在当时的条件下，他们这种想法是不能实现的，但是他们的实践却扩大了人类对自然现象的认识。
金属铅和它的化合物在我国出现很早，我国劳动人民大约在汉代以前已经在制造化妆用的胡粉，就是碱式碳酸铅(胡粉是糊面的粉，不是胡人的粉，见汉刘熙：《释名》)。“胡粉投火中，色坏还为铅”(《周易参同契》)，这种变化引起了炼丹家的注意，把它当作重要研究对象之一。他们除用铅制造铅汞齐外，还用它制备黄丹，就是四氧化三铅。《抱朴子·黄白篇》说：“铅性白也，而赤之以为丹；丹性赤也，而白之而为铅。”这是说铅不止用来制作白色的胡粉，而且还可以用来制作赤色的黄丹，把黄丹投入火中，也一样会“色坏还为铅”。比较晚的炼丹家对铅的化合物还有许多研究，例如唐代清虚子的《铅汞甲庚至宝集成》中有“造丹法”，用铅、硫、硝三种物质经过溶化和“点醋”等手续，可以制得一种叫作“黄丹胡粉”的粉末，可能是不纯的醋酸铅。
“金性不败朽，胡为万物宝。”(《周易参同契》)炼丹家认为服用金银矿物等“不败朽”的东西，可以使人的血肉之躯也同样“不败朽”，因此他们不仅要设法服用这些东西，还要用人工方法炼制药用的金、银。从汉朝的刘彻、刘安开始，许多帝王将相豪门贵族都曾经招致炼丹家替他们炼金。这一目的在那时是不可能实现的，但是他们在劳动人民生产经验的基础上，在冶金方面的确有不少发明创造。葛洪在《抱朴子·黄白篇》中说，在他的时代，炼丹家有《神仙经·黄白之方》二十五卷，共一千多首方子；另外还有《黄白中经》等书，讲的都是炼“金”、“银”的方法，就是所谓“黄白术”。他还提到锡、铅、汞等可以用药物化为“金”、“银”，说明晋代炼丹家已经能利用各种贱金属制成各种黄色或白色的合金。南北朝时期陶弘景在《名医别录》中说，雄黄“得铜可作金”，说明那时炼丹家已知利用含砷矿物炼制铜砷合金。到唐、五代时期，据《宝藏论》所载，当时市面上曾经流行假金十五种，假银十二种，都是用药物“点”、“化”而成。这种炼金活动在我国古代曾经盛极一时，直到宋代还没有结束，宋真宗赵恒(968-1022年)就曾命方士王捷替他用铁炼制“鸦觜金”，铸成“金”龟、“金”牌赐给近臣。
炼丹家对于硫黄、砒霜等具有“猛毒”的金石药，在使用之前要先用烧灼的方法“伏”(驯服)一下，使它们失去或减少原有的毒性，这种手续叫做“伏火”。“伏火”法起源很早，方法有时只用火煅烧，有时另加其他易燃的药物。唐初孙思邈(581-682年)有“伏硫黄法”：硫黄、硝石各二两，研成粉末放石锅中，用皂角(含碳)三个引火，使硫和硝起火燃烧，火熄后再用生熟木炭三斤来拌炒，到炭消三分之一为止。唐宪宗元和年间(806-820年)，炼丹家清虚子有“伏火矾法”，所用药物是硝石、硫黄各二两，马兜铃(含碳)三钱半，和孙思邈“伏硫黄法”用药几乎完全相同。伏火的方子都含有碳素，而且伏硫黄要加硝石，伏硝石要加硫黄，可见炼丹家是有意使药物容易起火燃烧，以去掉它们的“猛毒”的；不过现在从化学上看，这种处理手续的目的是不很明确的。但是，由于经常因给药物“伏火”而引起丹房失火的事故，却使唐代炼丹家取得一项重要经验，就是硫、硝、炭三种物质可以构成一种“火药”。大约在晚唐时候，这一配方已由炼丹家转入军事家之手，这就是我国古代四大发明之一的黑色火药。
火法炼丹的另一重大成就，是单质砷的制备。葛洪《抱朴子·仙药篇》记载了六种处理雄黄的方法，最后一法是用硝石、玄胴肠（猪大肠）和松脂“三物炼之”，雄黄（As2S2）和硝石（KNO3）同炼，可收集到三氧化二砷（As2O3），再先后用含碳的猪大肠和松脂炼两次，就被还原成为纯净的单质砷。这是世界最早的制备单质砷的方法，比公元十三世纪日耳曼的炼金家大阿尔伯图斯（约1200-1280年）制取砷的方法早九百年。
二、水法炼丹
古代炼丹家对于金石药，一方面要把它们炼成固体的丹，另一方面又要把它们溶解成为液体。因此他们在溶解金石药的长期实践中，对水溶液中的复杂反应也取得了相当丰富的经验性知识。《道藏》洞神部众术类有《三十六水法》，可能是晋代以前的著作，保存了古代炼丹家溶解三十四种矿物和二种非矿物的五十四个方子。《抱朴子·金丹篇》也记载有许多同类的丹方。这些古方再加上唐宋时期的记载，使我们今天还可以略知古代水法炼丹的大概。
水法炼丹处理药物的方法，大约有下列几种：化（溶解，有时也指熔化），淋（用水溶解出固体物的一部分），封（封闭反应物质，长期静置或埋于地下），煮（在大量水中加热），熬（有水的长时间高温加热），养（长时间低温加热），酿（长时间静置在潮湿或含有碳酸气的空气中），点（用少量药剂使大量物质发生变化），浇（倾出溶液，让它冷却），渍（用冷水从容器外部降温），以及过滤、再结晶等。
用水法制备药物，首先要准备华池，就是盛有浓醋的溶解槽（有时用缸、盆等代替），醋中投入硝石和其他药物。硝石，古书中原作“消石”，因为它能“消七十二种石”，在我国炼丹术中非常重要。它在酸性溶液中提供硝酸根离子，起类似稀硝酸的作用，所以许多金属和矿物都可以被它溶解。我国古代炼丹家有意识地在醋酸中加入硝石，按近代化学的观点来看，这是把酸碱反应和氧化还原反应统一起来加以运用，在化学史上是一种创造，就是在今天也不失为一种有用的方法。
炼丹家在华池中溶解金石药，有些反应相当复杂，在近代化学出现之前能使用那样复杂的化学方法，是值得注意的。现在举例如下：黄金的溶解《抱朴子·金丹篇》有“金液方”，用来溶解金的药物除醋、硝石、戎盐等以外，还有一种“玄明龙膏”，据唐人梅彪《石药尔雅》的记载，这一名称可以代表水银，也可以代表醋（玄明）和覆盆子（龙膏）。按照《金丹篇》的说法，只要把黄金连同药物封在华池中静置一百日，就会慢慢溶解而“成水”。现代实验化学告诉我们，金的化学性质根不活泼，用一般化学方法是不能使它溶解的，只有下列四种方法例外：
第一，溶于王水、无水硒酸和其他能产生氯、溴、碘的浓酸混合液中；
第二，溶于氯水，生成三氯化金；
第三，溶于水银，生成金汞齐，含金量不超过百分之十五的时候呈液体状态；
第四，在有空气（氧）存在的条件下，溶于碱金属氰化物的稀溶液中，形成二氰金（Ⅰ）酸根络离子\[Au（CN）-2\]。