一、先秦化學
人工取火
火的利用在原始人的進化中起了極其重要的作用。根據自然史和人類史的資料，可知人類大約已有300萬年的曆史，地球的曆史則比人類久遠得多。據當代科學家對地球演化和生命起源的研究，可以肯定地說，其中經曆了無數的化學變化，然而在諸多的化學變化中，燃燒氧化現象則是最常見的化學現象。
燃燒氧化現象中給人以直觀感知的就是火。當地球某處火山爆發時，或當天空的雷擊引燃了森林之火時，熊熊燃燒的火焰像一個可怕的無形惡魔，似乎要吞噬它所麵對的包括原始人在內的自然界。可以想像，原始人起初對它隻能是感到害怕、恐懼。然而當大火過後，人們又可以在其廢墟中尋找到經火燒烤後的動物的屍體，發現它比生食更為可口。於是原始人有意識地將自然界的野火引入他們群居的山洞中。當他們圍坐在火堆前，又進一步發現火會給陰暗的山洞帶來光明，火使人們在嚴寒中感到溫暖，火還可以對野獸的侵擾具有相當的威脅作用，維護了原始人的安全。原始人開始把火當做寶貝，委派專人對火種進行保管。正是在自然界中求生存的勞作，使人們對火的認識由懼怕到逐步感到其威力而加以利用。火成為人類生活的必需。
中國先民用火的遺跡
在我國境內發現的早期人類遺址都有火的遺跡。例如在雲南省元謀縣境內發現的距今170萬前的元謀人遺址，在元謀人化石黏土層曾出土了大量的炭屑，並發現有數塊燒骨。這表明當時的元謀人不僅用火，而且還用火燒烤獸肉魚蚌。清雍正景德窯粉彩筆筒此外，在距今約80萬年前的陝西藍田人居住的遺址中也有用火的遺跡。在北京房山區周口店發現的距今50萬～40萬年前的北京人不但已普遍用火，而且已掌握了保存火種的方法。
古人類研究學者在北京人聚居的洞穴中發現了很厚的灰層，最厚的約有2米，這是長期燒火才能積累起來的灰燼。其中還有被燒過的清乾隆景德窯琺琅彩瓷瓶獸骨和石塊。獸骨由於燃燒而呈黑、灰、黃、綠、藍等色和不規則的裂紋。石塊有的熏黑了，有的燒裂了，甚至有的石灰石已接近燒成了石灰。在灰層中還發現有木炭。這些發現是北京人用火取暖和燒食的實證。灰燼不是散漫於整個地層，而是一堆堆地合理分布，這進一步表明，它不是野火的留跡，而是北京人為了保存火種的有意識有火的結果。
掌握了火，就可以用它來燒烤獸肉和植物根莖，從而結束了原始人類茹毛飲血的方式，這點對於原始人類的進化十分重要。因為熟食不僅好吃，更重要的是便於消化和減少疾病，延長壽命，同時為腦髓的發育提供了豐富的營養，促進了人類大腦發育和智力的提高。燒製熟食本身也是一個化學變化過程，盡管人們對這一過程中的化學變化的認識在以後很長一段時間裏不甚了解，但是他們堅信，物質包括動植物等生物是可以通過燒烤而發生變化的。
恩格斯在其著作《自然辯證法》中談到火的使用和動物的馴養時指出：“這兩種進步就直接成為人的新的解放手段。”人們有意識地使用火，便是掌握了幫助人類在自然界中生存的一種自然力，是幫助人類解放智力的一個重要途徑，通過控製火使人們實現了更多的物質轉化，這裏有更多的化學變化。因此可以說，化學是從火的認識和利用開始的。
從保存野火到人工取火
人類最早利用的火都是自然界的野火，從野火中取得火種，再讓它延續和繁衍下來。保存火種曾是原始人群體的一項重要任務，故都設專人來保管火種。無論是引進野火，還是保存火種，都要受到自然條件的限製，萬一遇戰國銀雙虎到突發的自然變故，有時會造成火種的中斷，將給原始人的生活帶來極大的不便。因此，在生活實踐中，摩擦生火的現象引起了人們的重視。在打製石器中，會發現某些石塊相擊時會產生火星，但是這種火星一閃即熄，要使它燃燒變成火焰，在當時是不容易的。人們在使用木製工具時，也發現某些枯木被猛力相摩擦時，時間長了不僅會磨出一些木屑，還會發熱，當熱到一定程度也會生出火星，這種火星周圍有較高的溫度，燃燒時間相對長一點，若遇到易燃的幹草之類的纖維，則能燃燒起火焰。於是人們發現了鑽木取火的方法。
從保存火種到摩擦生火，其間至少經曆了數十萬年。關於摩擦生火起源於何時已難於稽考，但我國的上古時代就有鑽木取火的傳說，《韓非子·五蠹》記載說：“上古之世……民食瓜果、蚌蛤，腥臊惡臭，而傷害腹胃，民多疾病，有聖人作，鑽燧取火，以化腥臊，而民悅之。”這裏的聖人就是後來神話傳說中的燧人氏，燧人氏顯然不是一個具體的人，而是一個擅長鑽木取火的群體。鑽木取火的方法在我國古代沿用了很長一個時期。根據模擬試驗可以推測，當時是用一根較硬的木棒做鑽棒，被鑽的木塊往往是軟木，當鑽棒在軟木上快速旋轉後，鑽出的木屑就可能燃燒起來。據了解，直到20世紀，生活在深山老林中的海南黎族和雲南佤族仍有人采用鑽木取火的方法來生火。居延漢代烽燧遺址出土的鑽木取火工具
遠古的鑽木取火工具，由於其為木質，在考古中實難發現。據對出土文物的調查，在漢晉遺物中，例如在居延漢代烽燧遺址中就曾發現過鑽木用的鑽棒和木片，如下圖所示。
從這些文物可以推測，當時鑽木取火的方法實際上又演進為鋸法取火。鋸法取火其原理同鑽木取火法，隻是在具體材料和材料形狀上有所改進，它是利用製成齒狀的竹片與硬木棒相摩擦而產生熱量來取火。傳說中的伏羲氏“錯木生火”即是指這一方法。《莊子·外物》所說的“木與木相磨則燧遺址出土的鑽木取火燃”，大概也是這種方法。這種方法在戰國以前較為流行，在戰國之後依然流傳下來。據20世紀50年代在少數民族的考古調查中，曾發現在雲南的佤族、苦聰族中仍有人采用鋸法取火。他們截取當地生長的一種名為“阿由”的樹木為底木，用鐵刀在樹心上刻一凹槽，然後用一竹片在凹槽中往來摩擦。另有一人手持火草置於凹槽兩端，並且夾緊底木，直到摩擦出火星引燃火草。此外，還有一種以竹藤做條帶來鋸的帶鋸法。假若你想親自操作一下上述方法，你就會發現，無論是鑽木取火還是鋸法取火，說起來簡單，做起來並不容易。燧石相擊雖能有火星迸出，用它取火就更難了。
原始的製陶術
大約在1萬年以前，人們發現某些黏土較易塑造成型，成型坯件焙燒後變得十分堅硬，基本不透水。用這種方法製成的器皿可代替部分木製、石製、骨製的器皿，還可製成木、石、骨無法或很難製成的某些器具，這就是陶器。陶器是人類掌握的第一種利用化學手段而創造的人工製品。
陶器發明的內涵和意義
陶製器皿由於賦形隨意，製作起來較之石製、木製、骨製要方便些，加上原料比比皆是，資源豐富，燒起來也不複雜，所以製陶業具有極好的發展條件。陶製容器和食器既可以用做餐具，又可以作為儲存器，特別對於那些液態食品和水就更必要了。陶製的烹飪器皿和爐灶也使熟食的方法突破了單一的燒烤形式，煮食、炒食及蒸食逐漸發展起來，極大地豐富了人們飲食的內容。陶製的塑像不僅作為美化生活的工藝品，同時也反映人們的精神寄托，特別是對神或某種定物的崇敬。總之，陶製品極大地改變了原始人的生產方式和生活麵貌，促進了原始社會從采集、漁獵為主的生活向以農業為基礎的經濟生活過渡。陶製品成為人們日常生活中不可缺少的物種，是人類生活跨入新石器時代的一個重要標誌。
陶器的發明是人類在認識自然、改造自然過程中取得的首批重要成果。陶器的燒成與石器、木器、骨器的加工不一樣，後者隻是改變了自然物的形狀，而沒有改變它的本質。前者則是以自然物為原料，通過高溫下的化學反應而創造出的新材料。這就不但改變了自然物的形態，而且也改變了它的本質。製陶的一般過程是：選擇好製陶的黏土，將其用水濕潤成具有一定可塑性的坯泥，再塑造成某種形狀，幹燥後在高溫下燒烤，就成為堅硬的陶器。由柔軟的黏土變成堅硬的陶器，這是一種質的變化。用現在的科學常識來說，製陶是以黏土作為原料，黏土是由某些岩石的風化產物如雲母、石英、長石、高嶺土、方解石以及鐵質、有機物所組成，在800℃以上溫度燒烤時，黏土發生一係列的化學變化，包括失去結晶水、晶形轉變、固相反應以及低熔點的玻璃相生成等。共熔玻璃相的產生使原先鬆散的黏土顆粒團聚在一起，從而使製品變得致密和具有一定強度。從廣義上來說，陶器的燒成是一個化學過程，是人類曆史上最早進行的化工生產。
黏土中最主要的化學成分是氧化矽和氧化鋁及多種金屬(鈣、鎂、鐵、鉀、鈉等)氧化物，所以陶器在材料分類中屬於矽酸鹽製品中的一種。矽酸鹽製品是最早、最常見的無機材料，它一般具有耐火、抗氧化、不易腐蝕、不溶於水等一係列性能，在通常的自然環境中，大多可以較長久地保存下來，因而在許多有背景的地域地層中，即史前時代人類聚居的遺址中，往往留存有許多陶器及其碎片。人們正是通過對出土的陶器及陶片的研究，來了解古代社會，特別是史前文化和新石器時代某些部落或民族的存在及其物質文化水平。陶器的創製和發展是古代文化的組成部分之一，博物館往往通過出土的古陶器的展示，來說明古代社會的文明。古陶器則成為衡量文化性質的重要因素之一。同時考古工作者又把陶器作為考察判斷墓葬及其他出土文物文化性質的依據。由此可見古陶器的研究具有很高的學術價值，它不僅是古代科技史研究的對象，也是文化史和社會史研究的重要內容。
中國發明陶器的有關傳說
由於陶器的發明遠在沒有文字的史前時期，即今天所講的新石器時代早期。後來人們關於它的議論隻能是根據傳說，這種傳說因後人生活諸多因素的製約，在某種意義上說有一定的“水分”。商代四羊尊從目前所看到的古代文獻中，至少有以下幾種說法。《老子·道德經》謂：“埏埴以為器，當其無有，器之用。”這可能是最早的言陶文獻了。蜀漢譙周的《古今考》說：“神農對食穀，加米於燒石之上食之。黃帝時有釜甑。”宋代高承在《事物紀原》中說：“《周書》曰：神農作陶；《屍子》曰：夏桀臣昆吾作陶；《呂氏春秋》亦曰：昆吾作陶。高誘雲：昆吾，高陽後，吳回黎陸終之子，為夏伯製作陶冶，埏埴為器也。然黃帝時，有寧封人為陶正，則陶始於炎帝明矣。”吳王夫差青銅矛《周禮·考工記》則曰：“有虞氏上陶。”眾說紛紜，可以看出古人的這些傳說或推測，大多是為了迎合當時人們崇神敬祖的心理，極力把陶器的發明歸功於曆史上某些傳奇式的人物，例如燧人氏、神農氏、軒轅氏、有虞氏、寧封、昆吾等。
燧人氏即傳說中鑽木取火之人。因為製陶的關鍵在火燒，故有人認為是燧人氏發明製陶。其實，鑽木取火與燒陶是兩碼事，盡管製陶離不開火，但是掌握了取火的方法並不意味著掌握了燒陶技術。神農氏(又有人說是炎帝)是傳說中農耕技術的創始者。盡管農業生產的創始意味著人們開始了定居生活，定居生活對陶製品的依賴明顯地加強，即製陶業的興起的確與農耕技術的發展和定居生活有密切的聯係，但是並不能在農耕生產、定居生活和製陶術的發明之間畫一等號。戰國帶蓋金盒軒轅氏即黃帝，是傳說中4600年前原始社會進入父係氏族社會的一位領袖，他繼神農氏之後而治天下。黃帝時在氏族社會中設立陶正這一官職，隻能說明製陶業到此已有相當的發展了。隻有粗具規模才可能成為氏族社會的一項公益生產部門。有虞氏即三皇(堯、舜、禹)之中的虞舜。《世本》稱舜始陶，顯然與考古所發掘的資料不符。至於昆吾作陶，隻能理解為昆吾是當時一支善於製陶的部落。總之，對上述文獻所表達的觀點認真分析，就可以發現，傳說與事實有很大的差距。欲科學地考察陶器的發明，大概主要是依靠對考古資料和出土陶器的科學分析。
中國最早的陶器
由於生活、生產對陶器的需求，製陶術發明後便得到較快的發展，陶器遂成為新石器時代一種廣泛應用的器皿，被後人視為新石器時代一個突出的特征。據目前掌握的考古資料，可以斷定中國陶器的製作至少已有12000年以上的曆史。
1977年在河南新鄭發掘的裴李崗文化是前仰韶文化的一個代表，是中國黃河流域新石器時代早期文化的一個典型。從已發現的近百處遺址來看，它東達河北南部，西到渭水流域，南到陝南漢水一帶，北與華北平原相接。前仰韶文化諸部落均以發達的采集、狩獵經濟為主，並從事原始的農業，過著相對穩定的聚居生活。從遺裴李崗新石器時期遺址出土的陶器存來看，陶器的數量不少，但品類少，形製簡單，陶壁厚薄不勻，質地鬆脆，火候不勻。以泥質紅陶為主，夾砂紅陶次之。製坯方法是手製兼用模製。進一步觀察可以推斷，當時製陶坯時外部可能有陶模，製作中先在外模內鋪以繩網，然後在模內敷泥做成陶坯，由於繩網起隔離作用，陶坯幹後就易從模中脫出，工藝較原始。器物主要有飲食器、水器、炊器及儲藏器，普遍用三足或圓足。從質地來看，細泥紅陶的斷麵相當細致，不像普通磚瓦那樣含是在黏土中有意攙入了細砂，表明當要具有較好的耐熱急變性能。陶器大多是采用覆燒技術，因此火候掌握不勻，色雜而有斑點，隻有少數可能是在陶窯中燒成，因為在發掘中曾發現一座橫穴窯，燒成溫度為800～900℃。磁山新石器時期遺址出土的陶器
1976年在河北武安發掘的磁山文化是前仰韶文化的又一典型遺存，從中已發掘出複原的陶器477件，大部分是夾砂紅褐陶，也有泥製紅陶。陶坯都是手製，不是手捏就是泥條盤築，陶器多為素麵。器皿有盂、盤、三足缽、雙耳小罐、直口深腹罐、杯、豆等。製作工藝和燒成方法與裴李崗的相差不遠。令人注目的是在遺址中曾發現了個別彩陶，表明它是仰韶彩陶的先驅。
在江西萬年仙人洞、廣西桂林甑皮岩等華南地區新石器時代較早遺存中，出土的陶器全部為粗陶，完整的陶器較少，即使拚湊起來，也都是一些器形簡單的圓形罐類。發掘整理河姆渡遺址出土的陶器質地粗鬆，內含不少石英顆粒，且都是手製，胎壁厚薄不勻，胎色以紅褐色為主。往往在一塊陶片上出現紅、灰、黑多種顏色，這可能是在燒成中溫度不勻所致。據推測，燒成溫度約為680℃。
經1973年和1978年兩次發掘的浙江餘姚河姆渡文化遺址，是長江下遊地區新石器時代的期文化。出土的陶器以夾炭黑陶為主，夾砂黑陶次之，器具有釜、盤、罐、缽、盒、豆等早，基本上是手製，既有手捏的，也有泥條盤築的，有些器物外有拍印的繩紋，胎內也有繩紋，這表明當時為了加固器物而采取的方法。據研究，夾炭黑陶是在黏土中有意識地攙和了炭化的稻殼和植物莖葉而製成。為什麼要加這些炭化後的植物?最大的可能是為了減少黏土的黏性和因幹燥收縮和燒成收縮而導致的開裂。這是河姆渡出土的早期陶器的一個特征。
上述出土的陶器是目前為止的考古發掘所陳列的，代表廣大中原地區的新石器時代早期陶器的典型。深信經過考古工作者的努力，還會發現更豐富的資料以補充或更正上述看法。據℃測定，裴李崗文化、磁山文化的陶器，其年代分別為距今7500～6900年和7405～7285年；江西萬年仙人洞的出土陶器為公元前6870±240年；浙江餘姚河姆渡文化出土的陶器在公元前4970～公元前4740年。
新石器時代陶器的演進
由於生產力發展的不平衡，以及各地區自然環境的差異，不同地區生產陶器的曆史進度以及器形、質地及燒製方法等諸方麵都會有差異，從而各具特色。但是隨著原始社會由母係杭州葛嶺葛洪煉丹井 氏族社會過渡到父係氏族社會，到“三皇五帝”，直到夏商，各地區的製陶業都在發展，技術也在進步。就以黃河流域為例，裴李崗、磁山等前仰韶文化最初生產的主要是細泥紅陶、夾砂紅陶，到了仰韶文化又增添了灰陶、彩陶，發展到龍山文化時期，黑陶、白陶又成為別具特色的新品種。品種的增加、器形的變化、工藝的提高，在不同地區，其發展的模式也不盡相同。盡管存在差異，但還是可以從中概括出一個大致的麵貌。在新石器時代，中國大地上常見的陶器是紅陶、灰陶及黑陶，它們又分別包括泥製和夾砂兩類。
考古資料表明，黃河流域新石器時代分屬各種地域文化的陶器情況如下：裴李崗文化以紅陶為主，有泥質和夾砂兩類；磁山文化以夾砂的紅褐陶為主，其次是泥質紅陶。繼承它們的是仰韶文化時期(前4500～前2500)的陶器煉靈砂。這時的製陶業已相當發達，窯址大都集中分布在村落附近，表明製陶業仍屬氏族集體所有。生產泥質、夾砂兩種紅陶為主，灰陶還是比較少，黑陶更是罕見。白陶則隻是在仰韶文化晚期的個別遺址中發現過。仰韶文化之後發展起來的是中原地區的龍山文化(約前2500～前1800)，製陶業以灰陶為主，紅陶占據一定比例，黑陶在數量上有明顯增加。這一變化與陶窯結構的改進和燒窯技術的提高有關。升輕粉
分布在黃河上遊的馬家窯文化(約前3200～前1700)的陶器以泥質紅陶為主，彩陶較為發達。繼馬家窯文化之後的齊家文化(約前1900～前1600)，陶器似乎是泥質紅陶和夾砂紅陶並舉。分布在黃河下遊的山東、江蘇北部一帶的大汶口文化(約前4000～前2200)早期以紅陶為主，晚期時，灰陶、黑陶比例顯著上升，並出現了白陶。大汶口文化的彩陶雖然不多，但頗有特色。這特色就是許多陶器都掛著一層陶衣。有了陶衣，陶色就更加豐富了。例如，許多黑陶的胎色顯紅或灰，它們實際上是黑皮陶。繼大汶口文化之後發展起來的是山東龍山文化(約前2000～前1500)，它的最大特點是以黑陶為主，其他灰陶、紅陶都不多，而且黑陶又分細泥、泥質、夾砂三類，以細泥薄壁黑陶的製作水平最高。
大溪文化(約前3800～前2400)和屈家嶺文化(約前2600～前2200)是長江中遊地區新石器時代的代表。前者以紅陶為主，有一定數量的灰陶、黑陶，甚至還發現有白陶。後者的早期陶器中，黑陶占有較大的比例，晚期則以灰陶為主，最引人注目的是薄胎彩陶。
在長江下遊地區承接河姆渡文化的是馬家濱文化(約前3700～前2700)和良渚文化(約前2800～前1900)。馬家濱文化以夾砂紅陶為主，這時黏土中的羼和料主要是砂粒，後來又多用草屑、穀殼等。良渚文化則以泥質黑陶為其主流，敲開這些泥質黑陶就可以發現它們大多是灰胎黑衣陶。煉丹術中的丹陽銀
東南沿南地區新石器時代遺址也很多，雖然它們在文化特色上不像黃河、長江流域那樣清晰，但是還是能看到它們所反映的不同時代或不同類型的文化。在早期，它們大多以粗紅陶為主；到了晚期，質地和品類明顯增多，除了粗紅陶、粗灰陶之外，還有泥質紅陶、灰陶和黑陶，燒成溫度也有明顯提高，一般可達900℃以上，並開始出現幾何印紋陶。
雲貴川所處的西南地區也廣泛地分布著新石器時代的文化遺址，出土的陶器，早期大多是夾砂粗陶，多為灰褐色，紅色次之。晚期增加了泥質紅陶和灰陶，黑陶少見。煉丹術中的白錫銀
東北及內蒙古、寧夏、甘肅等北方草原地帶，廣泛地分布著以細石器為代表的新石器文化遺存。出土的陶器由於時間和地域的不同而有一定差異。在那些以農業經濟為主的部落，陶器較豐富，而那些以遊牧漁獵經濟為主的部落，陶器稀少，質地也較粗糙。
縱觀上述各地新石器時代遺址所出土的陶器，不難看到，在廣闊的中華大地上，不同地域的陶器質地和種類及其發展進程都是不同的，並且是千差萬別。這恰恰說明各地域的部落都是根據自己的經濟生活形態、當地的資源條件，因地製宜地發展製陶業，製陶工藝的掌握和提高也主要是憑借自己的實踐經驗。
盡管各地域的製陶原料和工藝經驗有所差別，但是製陶都是遵循同一科學原理和技術路線進行的。
新石器時代的製陶術及其技藝成就
對於我國新石器時代各文化遺址出土的陶器，考古工作者和古陶瓷專家曾做過大量的分析研究。早期的研究主要側重在器具的造型、紋飾等方麵，隨著實驗技術的提高和研究的深入，人們日益注重從陶瓷化學的角度展開剖析。首先是對陶器的化學組成進行測定，通過這一測試才能科學地認識製陶原料的選擇和加工。根據大量的分析數據，可以初步判定，當時的製陶原料是經過選擇的。盡管各地資源狀況不一樣，先民還是根據自己在製陶實踐中逐步摸索出的經驗，通常是選擇那些含雜質少、黏性大的易熔黏土為原料。煉丹術中的輸石金
就以黃河流域新石器時代的陶器為例，製陶的原料是選擇那些具有相當可塑性和凝膠性的黏土。所謂可塑性是指在外力作用下可發生顯著形變而不斷裂的性質；所謂凝膠性即在外力作用下或在幹燥過程中，坯體不易開裂的唐代的煉丹用具和藥料性質。對黏土的這兩點性質的認識是選擇原料的基本標準。根據現代的科學知識可知，可塑性、凝膠性皆取決於黏土中鋁酸鹽和矽酸鹽的膠體物質及鐵、鈣、鎂、鈉、鉀等氧化物所生成的電解質鹽類間的合理配比，即與黏土的化學組成和化學結構有關。另外可塑性還與黏土的顆粒粗細有關。一般來說，粉砂質黏土由於含有較多的粗顆粒，可塑性較差，坯體在成型過程中易開裂，為此人們采用反複拍打或滾壓的方法來消除裂紋。
黃河流域的普通黃土，由於其含雜質多，砂粒多，氧化鈣含量高，所以可塑性差，不僅難成型，而且燒成後的質量也差，故不是所有的黏土都能用來製陶。先民們往往選用沉積土、紅土、黑土或其他顆粒較細的黏土來製陶，道理也在這裏。這些黏土氧化鋁含量較高，可塑性較好，在焙燒電，燒結程度就好。根據對實物的考察和模擬實驗，可以推測，新石器時代的製陶工匠們往往首先選擇那些河邊的衝積黃土，因為這些黏土經過天然的淘洗一般較細，砂粒雜質少。有人曾直接采用黃河邊上的衝積土製陶，燒成的紅陶與仰韶文化的泥質紅陶毫無差別。煉丹場景
實際的生活聚居點並不都是在黃河邊，製陶隻能是就地取材，所取的黏土就不一定像黃河邊那樣具有較好的質量。人們在實踐中發展了對製陶黏土的淘洗工序，通過水的淘洗可以除去黏土中的粗大砂粒。例如在裴李崗文化的遺址中，就曾發現過製陶的淘洗池。人們還發現，在淘洗過程中，部分粗大的顆粒由於水的浸潤作用而會碎裂，若淘洗後再在水中陳放一些時間，這種潤碎過程會進行得很徹底，從而使黏土的可塑性有很大提高。由這一經驗人們開始體會到黏土的可塑性與水分有關，與其濕潤程度有關。具有適宜的含水量是製陶泥料體現可塑性的必要條件。先民掌握含水量的方法主要憑經驗，用手捏泥，既不粘手，又不開裂，並感到有一定的韌性，即合適了。從現代陶瓷工藝學的知識來看，可塑性隻發生在某一最適宜的含水量範圍。陳化過程的實質是黏土中一些固態成分在水的作用下，變成飽含結晶水的凝膠體，凝膠體的存在是可塑性的化學物質基礎。
總之，識別並選擇黏土，再用淘洗、陳化的方法來提高黏土的可塑性是新石器時代先民在製陶技術中取得的一項重要科學成果。
有些易熔黏土在幹燥和燒成中常常發生開裂現象，怎樣解決這一問題呢?先民起初運用在黏土中攙入植物的葉莖和稻殼的辦法，不久人們就發現，在高溫的燒烤中，這些植物的葉莖、稻殼會燃燒而炭化，最後又形成了陶胎結構中的空洞，這就勢必影響陶器的使用質量。所以人們在燒製用做炊具的陶器時，往往在黏土中攙入少許細砂，加多加少根據黏土的性質和所要燒製的陶器的品種而定。據分析，新石器時期的許多夾砂陶器，大都攙入一定量的砂粒於黏土中，從而提高了陶器的耐熱急變性能。羼和料的運用也可以算作新石器時代製陶術的又一項科技成果。
選擇好製陶原料，並將黏土、羼和料混合加工成待用泥料，下一步製陶工序即是體現手巧和智慧的成型過程。小型的器具可以靠手捏成型。欲做較大的器具時，靠手捏不僅很難，泥條盤築法製陶要求十分規整就更難。模製法雖然適合製造某些特殊器形，但也隻適於小件器具，所以先民們發明了泥條圈築法。泥條圈築法是將坯泥製成泥條，然後圈起來，把泥圈一層層疊上去，黏合後再將裏外抹平成型。另外還有泥條盤築法，即采用一根長泥條連續盤旋向上築造，然後裏外抹平成型。這兩種方法實質上沒有什麼差異，它們沿用了很長時間，即使今天的手工製陶還常用這些方法。
在古代，製坯最初可能是放在木板、竹席或編織筐上，便於移動和操作。後來發現隻要下麵的墊板可以轉動，操作起來就更方便了，於是發明了慢輪。慢輪是一種用腳或其他動力轉動的圓盤，泥料在轉動的圓盤上用泥條盤築法製成陶坯，稍幹後再在慢輪上整形、拍打。有了慢輪，不僅陶坯的形狀可以圓正規矩得多，而且製作的速度也大大加快了。通過對出土的仰韶文化時期的陶器仔細觀察，可以看到它們大多是圓正規矩，壁厚均勻，並在口沿和器壁上留下明顯的輪紋。這說明，最遲在仰韶文化的中期，先民們已掌握了慢輪修整的技巧。慢輪的使用是陶瓷工藝史上一項具有深遠意義的成就，它是後世陶瓷生產中轆轤車的鼻祖。
為了增加陶瓷的美觀，陶坯在燒成之前，人們常用鵝卵石或骨器之類對陶坯表麵進行碾壓摩擦，使它顯得光滑。這樣做與拍打效果一樣，會促使陶質更加致密，減少開裂。這種表麵研光的陶器，最早見於裴李崗文化和磁山文化，仰韶文化和龍山文化時，這種技術已很流行。
在釉陶出現以前，眾多陶器的表麵都有紋飾，施加紋飾既美觀，又加固了陶坯。不同的紋飾往往體現了不同文化的特征，也就是說紋飾不僅是藝術美的展現，也是人們信仰和精神的表露。考古工作者十分重視出土陶器的紋飾，常用它作為不同文化背景的標誌。
表麵修飾的另一種方法是在陶器的內外表掛上一層陶衣。其方法是用顆粒較細的黏土製成泥漿，再將它施於半幹的陶器表麵，例如上述的黑皮陶。實際上，施加陶衣的方法在仰韶文化時開始流行，采用不同質地的泥漿可以獲得紅色、棕色、黑色甚至白色的陶衣。陶衣不僅使陶器顯得光潔美觀，同時也便於施彩，大多數的彩陶都是表麵有陶衣。也正是這種陶衣裝飾方法後來導致了釉的發明。
成型和晾幹的陶坯必須在一定溫度下燒烤後才能成為陶器。燒陶技術和火候的掌握是陶器生產的又一重要環節，製陶過程中的化學變化就是在這一階段完成的。
根據考古學和人類學的有關資料，最原始的燒陶方法還不是利用陶窯。1977年中國矽酸鹽學會曾組織一些專家赴今雲南省西雙版納州一些少數民族居住地，對那裏的製陶工藝進行考察，發現當地燒陶的方式有三種：平地露天堆燒、一次性泥質薄殼封燒、豎穴窯或橫穴窯燒陶。
平地露天堆燒，是先將陶坯置於鋪在地上的木柴之上，點火燒幹，趁坯體還熱，再在陶坯周圍架起木柴壘成堆狀，繼續燒烤。這個過程約需2個小時，最高溫度可達900℃。燒完後，即將陶器挑出，趁熱用蟲膠塗抹口沿。若做酒壇則通體內外都塗抹，以減少容器的滲漏。若用稻草或碎木片為燃料，則在燒烤過程中隨時添加稻草，以免陶坯外露。這種方法升溫快，燒成時間短，但是保溫不好，溫度不均衡，熱效率也較低，坯體難免時有生燒現象。
一次性泥質薄殼封燒，是先在地麵上鋪上一層木柴作窯床，把預先烘幹的陶坯放置其上，四周和頂部圍堆上柴草，外麵再用稠泥漿抹上一層，使柴草外麵裹上一層約1厘米厚的泥皮，形成“泥質薄殼窯”。點火後，用棍子在窯頂戳幾個洞，以便出煙之需。這種燒陶方法半坡仰韶文化陶窯複原圖相對於平地堆燒，顯然保溫較好，可以通過調整窯頂的出煙孔，甚至可以將貼近地麵的窯皮掀起，以調節窯內溫度，燒成溫度為800～900℃，消耗燃料明顯減少。
豎穴窯或橫穴窯燒陶大多是選擇一坡地挖成簡單的窯，窯室在上，火膛在下，中間通過火道和火眼將它們相連，陶坯放在用泥柱撐起的窯箅上。火膛點火燃燒所產生的火焰，通過火道、火眼進入窯室，燒烤陶坯。
由上述資料可以清楚地看到在遠古時代，燒陶技術從無窯燒陶到有窯燒陶的演進曆程。根據迄今為止已發現的新石器時代200多處窯址的研究，可以證明豎穴窯、橫穴窯是新石器時代最常見的燒陶方法，它們大多顯得仍不規範。就拿仰韶文化為例，似乎早、中期以橫穴窯為多，後期豎穴窯增多。裴李崗文化的橫穴窯，火膛、窯室幾乎在同一水平上；西安半坡的橫穴窯，火膛位於窯室的前方，是一個略呈穹形的筒形狀。半坡遺址的豎穴窯，火道幾乎取垂直的形式。稍後的豎穴窯，窯室不再直接位於火膛之下，而是火焰通過傾斜的火道進入窯室。這種火膛、窯室相對位置的變化及火道、火眼的增加和均勻分布都表明燒陶的陶窯在改進，這一發展使陶器在陶窯中的燒成溫度提高到900～1050℃。可以推測，當時燒陶中可能用植物的莖稈和泥封頂，這樣既可保持窯溫，又利於空氣的流動和控製。
紅陶、彩陶、灰陶、黑陶及白陶
各地區燒製的陶器在器型品種上千變萬化，但它們有一共同點，即它們所采用的原料大多是含鈣量較低的鐵質易熔黏土。在這類黏土中鐵的氧化物是主要的呈色成分。在無窯燒陶的技術中，由於在燒烤過程中，氧氣能充分供給，故燒成氣氛呈氧化態，陶坯中的鐵元素呈高價狀態(即Fe2O3)，故燒成的陶器主要呈黃紅色，產品即為紅陶或褐陶。
在早期豎穴窯或橫穴窯的燒陶中，由於這些窯中火膛所產生的火焰經火道、火眼進入窯室，然後從窯頂排出，根據火焰自下而上的流向特點，當今人們稱之為升焰窯。在這種升焰窯中，進入窯室的空氣不加控製，所以火焰中含有大量剩餘的氧氣，陶器仍在氧化氣氛中燒成，陶胎中鐵元素以Fe2O3形態存在，故陶器依然呈紅黃色。後來隨著陶窯的發展，人們在窯頂可以用多種方法封閉。若在燒成後期封閉了窯頂出氣孔，再往窯內噴水，初時的目的可能是為了迅速降低窯溫，以盡快取出。產品。這樣做的結果則是造成燒成後期的窯室，由於氧氣的減少而呈還原氣氛，陶胎中的鐵元素以黑色的FeO的形態展現，從而使燒成的陶器呈灰色，這就是灰陶。若在上述燒陶的後期中，讓火膛中的柴草過量，同時封閉窯頂，火焰中大量產生的遊離的煙(炭黑)就會均勻地向陶胎中滲透，燒出的陶器不僅呈灰色，甚至呈黑色，一般的黑陶大概是這樣燒成的。事實上，在早期，由於燒成中諸多技術問題特別是氣氛的控製不好，燒出來的陶器呈現出來的大多是雜色，器表上紅灰、灰黑顏色並存，也有的是內紅外灰、內紅外黑、內灰外黑。
由此可見，燒製紅陶、黑陶、灰陶盡管與製陶的原料有關，更多的是倚重於燒陶技術的掌握。各地陶器種類的演變主要在於製陶技術的差異特別是燒陶技術的掌握，當然還與各地區先民對陶色的愛好興趣有關。有了這種認識，人們就能明白，陶器品種的增加，實際上是製陶技術發展的自然結果，其中包含了許多化學變化的因素，這點，古人是無法知道的。
仰韶文化的製陶業已相當發達，這時期生產的細泥彩陶則是仰韶文化的佼佼者，它代表了當時製陶工藝的最高水平，因此考古學上也常將仰韶文化稱為彩陶文化。仰韶文化的彩陶實際上也經曆了很長時間的發展。早在前仰韶文化的白家文化和北首嶺早期文化(距今7800～7100年)已發現最早的彩陶。當時的彩陶製造還較原始粗糙，隻是在碗或缽的口沿內外塗上一條紅色的條紋或波紋。僅僅是這一條紅彩，就體現了先人的智慧和審美觀。所用的紅彩據分析認定是紅色的赭石(主要成分是Fe2O3)。紅色在古人的意識中，是一種神秘的色彩，天然赭石除了被用來繪圖記事外，還用來塗身，以示一種特殊的含義，在原始宗教中常見。當陶器出現後，人們用它來裝飾器表也是很自然的。
仰韶文化時的彩陶除了有獨特的造型外，彩繪亦相當精彩。通過對出土的彩陶的分析和模擬實驗，可以了解到彩陶製仰韶文化時期的彩陶作的大概過程：首先選擇可塑性較好的黏土，剔除雜質後，加水攪和，再經陳化。將加工後得到的較細較純的泥料，采取慢輪拉坯修整的技術得到外形規整的陶坯，在陶坯半幹時再浸入極細的泥漿中，掛上一層陶衣，再烘幹後，用天然顏料進行彩繪。最後在陶窯中經過950℃左右高溫燒烤後即成彩陶。這種彩繪不易脫落，彩繪以黑色為主，兼用紅色，有時也用白色。據分析，當時黑色的顏料是含鐵錳較高的鐵錳礦粉，紅色顏料主要是赭石粉，白色顏料可能是滲入方解石的白色瓷土。
龍山文化時期的薄殼黑陶充分展現龍山文化製陶工藝水平的典型產品是薄殼黑陶。它的胎壁很薄，僅05～10毫米。它通體烏黑，表麵光滑如釉。據分析，它的化學成分與一般黑陶並無顯著差別，關鍵是它有著高超的成型技術和特殊的燒成工藝。薄殼黑陶能有如此薄的壁，並且對稱性極好，無疑它的成型加工是在陶輪上進行的。它的燒成則是吸收了黑陶燒成的精湛技術。據調研，山東日照市附近的蘿花村有長期燒製薄殼黑陶的傳統技藝。他們的生產方法是：選擇細膩的黏土為原料，在陶輪上加工成型。在坯體還處於半幹時，用鵝卵石對器壁進行研磨，使其產生光澤，用泥封閉窯頂和窯門，並在窯頂上徐徐噴水，使之滲入窯中，導致窯內濃煙彌镘，從而把陶器熏黑。這種黑陶由於研磨的作用，其中雲母等片狀礦物則平行於坯體表麵而排列，故增加了光線的平行反射而出現了光澤。又由於滲碳的結果，坯體的孔隙度比紅陶、灰陶顯著下降。加上表麵黑漆如釉，顯得格外樸實典雅。自古以來，薄殼黑陶一直作為珍貴的藝術品被人們所收藏。山東日照市出土的新石器時代晚期的白陶
在長江中遊地區的屈家嶺文化也曾生產過一種薄殼彩陶。它的成型工藝與薄殼黑陶相同，隻是在後期加工上它是彩繪而不是煙熏。
白陶是指表裏和胎質通體都呈白色的一種陶器。迄今為止的考古資料表明，在黃河、長江流域的新石器時代中期，都已出現白陶。因為它在原料上與早期的紅陶、灰陶等有很大的不同，有人曾認為它是由瓷土燒製，故是瓷器發明的先聲。事實並不是這樣。
浙江桐鄉的羅家角文化遺址(年代與河姆渡文化相近)、四川巫山的大溪文化遺址(年代與中原仰韶文化相近)、仰韶文化晚期的遺址中都曾出土過白陶，到了大汶口文化和龍山文化時，白陶已比較流行。據對白陶的化學組成分析可知，白陶的共同特點是Fe2O3含量比一般陶土低得多，而A12O3的含量明顯增高，因而燒成後呈白色。進一步分析還認識到，當時的白陶分兩類，一類如羅家角、大溪文化出土的白陶，是以鎂質易熔黏土為原料。這種黏土是由輝石、角閃石、綠泥石或滑石的風化產物構成，MgO的含量高達15％～24％，Fe2O3含量較低，為16％～38％，因此燒成後呈白色，但燒融溫度也較低，當加熱到1100℃時，會產生大量玻璃相，它會造成製品變形，甚至軟塌。由此可見這類黏土不能直接用做製瓷，故它與瓷器的發明無關。
大汶口文化、龍山文化和部分大溪文化的白陶，則是以高鋁質黏土或高嶺土為原料燒製。高鋁質黏土和高嶺土都是製瓷的重要原料，但是必須配用其他物料才能燒出瓷器。隻有部分大溪文化的白陶是采用與瓷石成分相近的黏土(人們習慣稱其為瓷土)燒製成，這種瓷土單獨使用就能燒出瓷器。以上白陶的分析表明中國是最早使用瓷土和高嶺土的國家。瓷土的使用為瓷器的發明準備了物質和技術上的條件。
印紋硬陶和原始瓷器
由於原料中所含A12O3較高，所以白陶在1100℃高溫下燒成後，質地堅硬、細膩，顯得素雅美觀，成為權貴們享用的工藝品。殷商時期曾是白陶高度發展的時期。到了西周，由於印紋硬陶和原始瓷器的生產和使用，白陶逐漸少見了。
印紋硬陶是新石器晚期出現在東南沿海地區的一種以幾何印紋裝飾為特征的一類陶器。它胎體呈灰色，燒成火候較高。據分析，印紋硬陶在化學組成上不同於一般灰陶，其所含的酸性氧化物如SiO2、A12O3相對增加了，堿性氧化物如CaO、Mg2O、K2O等相對減少了，這一組成配比的變化就導致燒成溫度的提高，高達1100℃以上。燒成後的硬陶，質地堅實，擊之能發出較清脆的金石聲，吸水率也顯著下降，一般不到1％(灰陶的吸水率平均在15％左右)。大約在商代印紋硬陶開始大量生產，並流傳到中原廣大地區，深受歡迎。燒造的地區也推廣到長江中下遊地區。西周則是印紋硬陶發展的興盛時期。福建黃土倉出土的商代印紋硬陶豆
在商代中期的遺址和墓葬中，出現了一種外敷青灰色或青綠色或青黃色釉的器皿，周代的遺址中有更多的發現。起初考古工作者把它們叫做青釉器，後來經過認真的分析和討論，人們逐漸認識到這類器皿在胎的組成上與陶器有本質差異(其原料接近於瓷土)，而且表麵又有以CaO為助熔劑的、釉層。燒成溫度大約高達1200℃的青釉器，無論從內在因素，還是從外部條件來考察，它都較接近瓷器的範疇，而不是陶器。於是命名它為原始青瓷，表明它是陶器向瓷器發展的過渡產品。
通過對大量出土的原始青瓷的進一步科學研究可看到，在原始青瓷的胎體中，SiO2的含量在75％左右，A12O3的含量在15％左右，兩者加起來在90％左右。由於瓷土或高嶺土的主要成分是矽酸鋁，所以酸性氧化物含量較高。對比之下，一般陶器的化學組成中，SiO2含量在70％以下，加上A12O3的含量，兩者之和也僅在80％左右。這一數據表明，原始青瓷所用的製胎原料不是一般的易熔黏土，而是瓷土和高嶺土。原始瓷器的胎體中，CaO、MgO等堿性氧化物含量明顯下降，大都在1％以下，而一般陶器中，大都在3％以上。原始青瓷的胎中Fe2O3的含量一般小河南洛陽出土的西周時期的原始瓷豆於3％，而一般陶器中，約為6％，所以原始青瓷的胎體較白。這種酸性氧化物和堿性氧化物的一增一減，致使胎體燒結的溫度達到了1200℃左右。高溫下燒結的胎體堅硬致密，開口氣孔大為減少，所以吸水率明顯降低。
據測定，原始青瓷器表麵的玻璃釉為石灰釉。石灰釉的熔點在800℃左右，它以CaO為助熔劑，FeO為呈色成分，故通常為淡青或青黃色。石灰釉的發明很可能是在有意識地配製白色陶衣泥漿的實踐中，偶爾發現並逐漸認識到方解石粉或石灰具有成釉(即產生玻璃層)的作用，而且由於那些黏土中含有一定量的氧化鐵，故在還原氣氛中燒成後呈青色。這一經驗的取得導致了石灰釉的發明。
原始青瓷出現的最後一個條件是當時陶窯的進步，它確保陶窯的窯溫能達1200℃右，並能較好控製窯室的氣氛。據考察，商周時的陶窯大多是有煙囪的，燒成溫度達到1200℃是不成問題的，同時這些陶窯也十分便於氣氛的控製。
考古資料還揭示，商周時期的原始青瓷往往和印紋硬陶同時出土，其兩者器表的紋飾幾乎雷同。更有甚者，在浙江紹興、蕭山一帶春秋戰國時古窯址中，發現原始青瓷和印紋硬陶是在同一窯中燒成，這表明原始青瓷與印紋硬陶之間有著密切的聯係。古陶瓷專家、中國科學院上海矽酸鹽研究所的李家治對它們的關係進行了深入的科學研究，發現印紋硬陶中SiO2含量較一般陶器高，個別的達到了72％，但多數低於70％，而不像原始青瓷那樣普遍高達75％；印紋硬陶中堿性氧化物含量，特別是CaO和MgO的含量較一般陶器有所降低，和原始青瓷相差不多，但是Fe2O3的含量明顯高於原始青瓷，所以胎色為棕褐色；印紋硬陶的燒成溫度接近1200℃，與原始青瓷持平，顯然比一般陶器高得多；再從顯微結構來看，印紋硬陶既不同於一般陶器，也不同於原始青瓷，而是介於兩者之間。綜合以上研究結果，可以認為印紋硬陶是介於陶器與原始青瓷之間的產品，原始青瓷是從印紋硬陶工藝中孕育發展出來的見解較令人信服。
冶金技術的源起
燒陶所發展起來的高溫技術為金屬的冶煉、熔鑄創造了條件。當人們發現那些顏色醒目的“岩石”(天然金屬及其礦石)可以燒熔改鑄後，冶金技術的發明便是很自然的了。冶金技術的出現是人類繼燒陶之後運用化學手段來改造自然、創造財富的又一輝煌成就。冶金技術的推廣和發展直接導致了工具的變革，無疑這將對生產力的發展、社會生活麵貌的改變產生革命性的作用，可以說，冶金技術的發明把人類生活從野蠻時代推向了文明的殿堂。同時，人們對金屬有所認識也是從這裏開始，在選礦和冶煉金屬的實踐中，有關金屬的知識逐漸積累起來了。
紅銅的利用和冶金技術的發明
在金屬中，首先被加工利用和冶煉的是銅和銅合金。自然界中存在著天然紅銅，它具有美麗的金屬光澤且混雜在銅礦石之中。在新石器時代早期，人們在采集石料中，偶爾發現了與一般岩石不同的天然紅銅，它質地柔軟，可以錘打成一定形狀的小器物。這可能是利用金屬的開始。當時對天然紅銅的加工，其方法是用質地堅硬的岩石對其進行錘打。這種方式與其他天然材料的加工沒有本質的差異，都屬於物理性質的加工。在原始人的眼裏，天然紅銅也僅是一種性質奇特、不易碎裂的、有一定延展性便於錘打改形的、閃爍著光澤的“石頭”。由於天然紅銅的數量有限，采集到的紅銅也不會很多，人們隻能將它加工成簡單的裝飾品等小器物。紅銅不能做工具，對生產的發展及生活的改善起不到什麼促進作用。但是它畢竟是人們加工的第一種金屬，對人們認識有關金屬物質是一個飛躍，有著深遠的意義。
也可能是將紅銅器物置於火上烘烤，也可能是無意之中紅銅器落入火炭之中，人們發現在加熱中，紅銅變軟，甚至熔化改形。從這一發現出發，人們逐漸掌握了在陶質器皿中將紅銅加熱熔化，並用陶範或石範使熔化的紅銅鑄模成型。熱鑄比冷錘賦型更為方便，較少受到原料的多寡、形狀的限製，所以得到了推廣和發展。
1957～1958年，在甘肅武威皇娘娘台的齊家文化遺址中曾出土了一批銅器，近30件，包括刀、錐、鑿、環等，經分析其含銅量達99％以上，其中不含煉渣等雜物，多數是鍛打成型，個別的是熔鑄的。學者一致認為它們是天然紅銅的製品。現在完全可以應用化學分析和金相分析的方法來區別天然紅銅與原始冶金所得的純銅。
一般來說，天然紅銅的純度是相當高的，大多隻含微量的錫、鉛、銻、鎳等金屬雜質，其總量少於05％；而用原始技術所冶煉出的純銅，往往不僅含有較多的與銅礦石〔當時主要是孔雀石，其主要成分為CuCO3·Cu(OH)2〕共生的金屬元素，如鉛、錫、鋅、鐵等，而且由於冶煉溫度不夠高，銅與煉渣未能很好地分離，以至於又會夾雜有矽、鈣、鎂、鋁等氧化物。據此我們對遠古時期遺存中出土的純銅器物的判斷就有了一個科學的依據。通過對甘肅廣河、永靖、玉門的齊家文化遺址、火燒溝文化遺址和山西夏縣東下馮文化遺址、河北唐山夏家店文化遺址等新石器時期文化遺址出土的銅器的分析，發現了一些天然紅銅的製品，這些資料表明在新石器時代早、中期，我國的部分地區的確存在一個銅石並用的時代。隨著製陶技術與高溫技術的發展，熱鑄紅銅的推廣導致冶金技術的發明。從鍛打金屬發展到熔鑄金屬，再發展到開采礦石、冶煉金屬，其間必定經曆了漫長的歲月。即使在發明了金屬的冶煉之後，發展到金屬材料在社會生活中發揮重要作用並在生產工具中占主導地位，即進入青銅時代，這裏也需要一個很長的時期。由此可見，銅石並用時期並不是一個很短的過程。
自然銅往往是夾雜在銅礦石之中，在選揀自然銅中必定會連帶那些含銅量較高的銅礦石一起采得，再者自然銅生鏽變綠，與自然界某些礦石如孔雀石、藍銅礦等很相似。這些相似或相近的礦石很可能被同時放入陶製器皿中被熔鑄。銅的熔點約為1083℃，而孔雀石等氧化銅一類礦石隻要在800℃左右即可被炭火還原，這就是說銅礦石比自然銅的熔煉更容易。所以在熔鑄自然紅銅的過程中，人們進而掌握了銅礦石的選擇和冶煉。
由於金屬礦的共生，人們采用銅礦石冶煉出來的銅相當部分不是很純的紅銅，而是銅合金。而當時的人們不可能區分單一礦和共生礦，也沒有合金的知識，隻能注意到用不同的孔雀石煉出的銅在顏色上有些差異，所以人們在冶銅之初，就不自覺地冶煉出銅合金。再者，銅礦石中正是由於含有與銅共生的鉛、錫、鋅、鐵等成分，從而降低了冶煉的熔點，冶煉出來的銅合金則比紅銅硬多了，較適合製作成某些工具。就這樣伴隨著冶銅技術的發展，銅合金逐漸被人們認識了。
從迄今為止的出土文物來看，我國最早一批原始冶煉的銅製品是屬於新石器時期中期的陝西臨潼出土的仰韶文化早期的原始黃銅殘片製品。例如，1973年在陝西臨潼薑寨仰韶文化遺址中出土的一些銅片，據分析它是含少量鉛錫的銅鋅合金，含鋅為20％～26％。它被壓在仰韶文化層之下，最遲也應是仰韶文化晚期的製品，距今當有6000年之久。1975年在甘肅東鄉林家馬家窯文化遺址出土了用單範鑄成的銅片，同年在甘肅永登連城蔣家坪馬廠文化遺址出土了殘銅刀。前者距今約5000年，後者距今也至少有4000年，它們都是青銅製品。此外，在甘肅齊家文化及火燒溝文化遺址、山東龍山文化遺址、山西東下馮文化遺址、河南偃師二裏頭文化遺址、內蒙古夏家店下層文化遺址都發現了屬於冶煉而成的銅器物，除少數為紅銅外，大部分是青銅。特別是1958年在甘肅永靖縣張家嘴辛店文化遺址和山東諸城龍山文化遺址中，不僅出土了一些紅銅碎片，同時還發現有銅煉渣和孔雀石。甘肅永登出土新石器時期的紅銅刀
上述考古資料清楚地說明，在4000年前，中國黃河中下遊地區及內蒙古、青海等地區普遍出現了冶銅的活動。當時的煉銅活動大多直接采用以孔雀石為主的單一銅礦石，其中不乏雜有其他共生礦。煉出的銅及其合金在成分上沒有一定的規律。
青銅冶煉技術的早期發展
從目前已發現的古代早期冶銅遺址來看，我國在西周以前，孔雀石是主要的冶銅原料，即使到了漢代，絕大多數地區冶銅所采用的原料仍是孔雀石。孔雀石由於具有翠綠色而較易被發現和識別，又由於它被碳還原隻需800℃左右，因此借鑒於當時燒陶的高溫技術，較易由它冶煉出銅及其合金。
考古工作者在河南臨汝縣煤山龍山文化(約前2000)曾出土過熔煉銅的泥質爐的爐底和爐壁殘塊。可以推測當時的冶煉設備可能是一種類似於坩堝的泥質爐。其爐的直徑約為53厘米，厚2厘米，爐內壁竟附有六層凝結的銅液，每層厚約01厘米。另外，在鄭州市西郊牛寨村龍山文化遺址中也曾發現過類似的熔爐殘片。根據這些殘片和設備可以判定當時冶煉礦石的方法和熔鑄天然銅相近，采用的是內熱法，即將燃料和礦石碼放在爐內，直接燃燒加熱，利用燃燒中產生的高溫和一氧化碳將銅從礦石中還原析出，熔化後沉聚於爐底，既可以將液態的熔銅倒出來模鑄，更多的是采取破爐取銅。由於要破爐取銅，因此早期完整的冶銅爐子實難留存，人們看到的隻能是煉爐的殘片。上述煤山文化出土的爐壁殘片曾熔煉過6次，它應該是冶煉技術已有一定進步的時期的爐子。所以，我國發明冶銅技術最遲應當在煤山文化之前。
紅銅的質地柔軟，不宜製作工具，更不宜製成兵器；青銅則不一樣，它是銅與錫或鉛的合金，具有一定的硬度和堅韌性，既可做工具，也能做兵器，加上由於冶煉礦石中，錫或鉛等成分的存在，降低了銅的熔點，使青銅較紅銅具有更好的鑄造性能。這種使用價值很自然地引導人們將冶銅工藝向著冶煉青銅的方向發展。在人們對錫石或鉛礦石(常用的是方鉛礦石)有了初步的識別後，冶煉銅的技術由單純地冶煉孔雀石逐步向冶煉孔雀石加錫石或方鉛礦的方向演進。這個演進的細節，目前尚難說清。但是根據出土的夏代晚期和商代早期的青銅器物之多、分布之廣來判斷，這種冶煉孔雀石加錫石或方鉛礦的階段應該在商代早期以前就已推廣了。