指南针及其应用元代也有类似于沈括在《梦溪笔谈》中关于磨制磁针和安置磁针的记述。如程棨在《三柳轩杂识》中写道：“阴阳家以磁石引针定南北，每有子午丙壬之异。按《本草衍义》：磁石磨针锋则能指南，然常偏东，不全南也。其法新纩中独缕，以半芥子蜡缀于针腰，无风处垂之，则针常指南。以针横贯灯心，浮水上，亦指南。然常偏丙位，盖丙为土火，庚辛金受其制所致，故知是物类相感耳。”但没有更深的认识。

　　指南针在元代已成为海上导航最重要的仪器，不论昼夜阴晴，都要利用指南针来辨别方向。此外，为海上航行还特别编制有“罗经针簿”，船行某处，应采用何针位，都一一标识明白，作为航行的依据。在《真腊风土记》（周达观著）、《海道经》、《大元海运记》等著作中，都有关于根据罗经针位确定航线的明确记载。

　　① 杨瑀：《山居新语》卷四。

　　第二十五章化学中国古代炼丹术到了元代，人们已逐渐认识到丹家炼制的所谓“神丹仙药”大都含有各种有毒物质，服食之后往往会使人生病甚至丧命，因此对于炼丹术的热情大为降低，传统炼丹术开始走向衰落。元代炼丹术著作无论是数量上还是质量上都无法与唐宋时期相比。但是，历代炼丹家通过炼丹实践所发现的许多重要的化学变化规律，连同他们的一些朴素的科学思想、丹药知识、炼丹设备、操作技术以及各种发明创造等，在元代仍然得到了很好的继承和发展，并被广泛应用于医药、农业、手工业、军事和日常生活中，其中有些项目还经改进取得了不少新成就，从而为化学知识的积累作出了新的贡献。

　　元末明初成文的《墨娥小录》，是一部内容丰富的采访与读书笔记，其作者很可能是陶宗仪。①此书尤其是卷十一“丹方烧炼”记载了不少有关化学知识的宝贵资料，如提到两种抽砂出汞的方法，第一种与周去非《岭外代答》所载生产水银的设备与操作过程基本相同。第二种抽汞法是：“朱砂不拘分两为末，安铁锅内，上覆乌盆一个，于肩边取孔一个，插入竹筒固济，口缝合牢固，竹筒口垂入水盆水内，锅底用火。其汞有在乌盆上者，扫取之，亦有自竹筒流下者。每两可取七钱。”①这是升炼汞的一种新方法，也是我国用蒸馏法生产汞的最早记载。这种方法操作简便，产率又高，因而逐渐取代了旧法并有所发展。宋应星《天工开物》所载蒸汞法与此基本相同，但已用大釜代替铁锅，用铁弯管代替竹筒，一次可以处理三十斤朱砂，形成了相当大的规模。

　　《墨娥小录》卷十一还记有制轻粉法。轻粉即氯化亚汞（Hg2Cl2），俗称甘汞，为白色结晶，难溶于水，无毒。《墨娥小录》相当详细地记述了制取甘汞的原料配方、原料处理、设备装置以及适当掌握火候等操作要点。所用原料有汞，皂矾（FeSO4·7H2O）或明矾［K2SO4·Al2（SO4）3·24H2O］，食盐（NaCl），其化学反应式可表示为：2Hg+2FeSO4 Hg2SO4+2FeO+SO2Hg2SO4+2NaCl Na2SO4+Hg2Cl2↑《墨娥小录》也记载了两种制粉霜法。粉霜即氯化高汞（HgCl2），俗称升汞，亦为白色结晶，易溶于水，有剧毒。其中一种方法是：“盐硝矾法：白矾三两，枯白盐三两，飞硝（KNO3）七钱半，或死或不死皆可。右一处入铁挑搅匀，入汞三两用匙来去搅匀不见星为度，待松了入五十两水火鼎封固。升打七鼎水干为度，塞炉取出。”这里的“或死或不死”是指硝石是否预先熔融均可，“升打七鼎水干为度”是指水火鼎（升华器）顶盖先后七次补充冷却水。《庚道集》卷二载“升粉霜法”配方所用物料为：汞一两，食盐一两，明矾一两（矾枯者用），硝六钱①。

　　我国炼丹家早在东汉（公元二世纪）时已经制得甘汞，隋代时制得升汞，① 郭正谊：《明代＜墨娥小录＞中的化学知识》，载赵匡华主编《中国古代化学史研究》，北京大学出版社1985 年版。

　　① 《墨娥小录》卷十一，北京中国书店1959 年影印本。

　　① 《庚道集》，见《道藏》洞神部众术类。

　　而元代的配方则与前代有所不同，用料简明，升炼工艺也更为成熟。

　　《墨娥小录》卷二载“铜上镀金”法：“先以酸齑汁浸数日，却以盐霜梅煮半日，炭末炒干净，烘干。水银轻轻涂过，然后贴金，金皆变白色，火上烘热，候金还元，光珠打实。”这种方法的特点是，先将铜器表面用酸处理干净，然后涂上一层薄薄的汞使生成铜汞齑，再在铜汞齑表面贴上金箔，贴金后生成的金汞齑与铜汞齑互相渗透，最后经过在火上加热蒸发掉汞就会生成牢固的镀金膜。这种方法与以前采用的在铜器上涂抹金汞齑的方法不同，可使镀金均匀又不浪费黄金，是一种利用汞齑镀金的新工艺。《墨娥小录》卷六所载定量分离金银的技术和卷十二所载蒸馏香精法等也是值得称道的。如定量分离黄金法巧妙地利用银与硫在熔融状态时很快反应生成硫化银，而金在熔融状态下不与硫起反应，从而把银从金中除掉，然后再用碳将硫化银还原成银。在这一过程中金银成分没有任何损失，作到了金银的定量分离，说明当时对金和银的化学性质已经有了相当清楚的了解。②大约成书于元代中叶至明代初期的《造化指南》、《纯阳吕真人药石制》、《轩辕黄帝水经药法》等著作，已经注意研制以植物作原料的丹药，以及各种植物对于传统丹药原料汞、硫、铅、砒等的伏、制作用。其中也论述了一些与炼丹术有关的化学知识。如《造化指南》称“朱砂伏于铅，而死于硫，硫恋于铅，而伏于硇”，“金公变化最多，一变而化胡粉，再变而成黄丹，三变而成密陀僧，四变而为白霜”（《本草纲目》卷八）。其中朱砂为硫化汞（HgS），砌为氯化铵（NH4Cl），金公为铅的隐名，胡粉为碱式碳酸铅［Pb(OH)2·PbCO3］，黄丹为四氧化三铅（Pb3O4），密陀僧为氧化铅（PbO），白霜为乙酸铅，这段话反映了汞、铅、硫、硇砂等在一定条件下相互作用及进行化学反应的过程。