在这种错综复杂的生活环境中，人们对自然界的认识经历了一个漫长的过程，开始人类想知道这些物质是从哪里来的。后来又研究这些物质的组成，猜测这些物质是不是由一种或几种基本的物质组成。在我国古代便产生了“五行说”，认为组成物质的基本材料是水、火、木、金、土。在古希腊则流传着一种把世界万物的本原归结为四种基本原始性质，这四种原始物性是冷、热、干、湿。这四种物性如果两两结合，就形成了四种元素；土、水、气和火。四种元素再按不同的比例结合，就成为各种各样的物质。在印度古代时期，有些哲学家们认为世界上万物郁是由地、水、火、风(气)和“以太”构成的。在古埃及则把空气、水和土看成是世界的主要组成元素。在古希腊也有人认为世界万物的本源归结为一种物，一切都由它衍生出来。古代的这些物质观、元素论对化学发展的影响员为深远。
大约从公元前三世纪到十六世纪，中外各国都先后兴起过金丹术，它是近代化学的前身，也是化学的原始形式。炼金术士们想用廉价的金属为原料，经过化学处理，得到贵重的金属金和银，另外他们也想生产一种能使人长生不老的仙丹。炼丹术在我国最早可追溯到秦始皇统一六国后，秦始皇先后派人去海上求仙人不死之药，希图长生不老，到了汉帝时，宫廷中就召集了许多炼丹术士们从事炼丹，那时的练丹术士们认为水银和硫磺是极不平凡的，是具有灵气的物质。水银是一种金属，但却是液体状态，而且能溶解各种金属，另外；水银从容器中溅出，总是里球状，水银容易挥发，见火飞去，跑得无影无踪，更增加了它的神秘性。但炼丹术士们发现用硫磺能制服水银，因为水银与硫磺作用生成一种硫化汞，它稳定而不易挥发。这样一来，炼丹术士们又编造出所谓水银为雌性，硫黄为雄性，宣称雌雄交配可得灵丹妙药。因此硫化汞也就成了炼丹术中一种不可少的药剂，硫化汞在那时就称为丹砂，这个名字一直延续到今天。
炼金术的初始阶段和占垦术紧密联系，他们认为太阳滋育万物，在大地中生长黄金，黄金是太阳的形象或化身；银白色的月亮是银的化身；铜是金星的化身；水银是水星的化身;铁是火星的化身；锡是木星的化身；土星是五个行星中最远最冷的一个，所以它的化身是最阴暗的铅。炼金术土们相信：物质的本质并不重要，重要的是它的特性。正象人一样，他们的肉体是由相同的材料构成，人的好与坏、善与恶不是由肉体决定的，而是他们的灵魂决定的。因此改变金属的特性，就是改变了金属。炼金术士们同样认为，万物都有生命，都有灵魂，并且力求提高自己，而且灵魂可以转世和移植，这样金属这种机体力求朝着理想灵魂方向??不怕火炼的黄金来提高自己。炼金术士把金属铜、锡、铅、铁熔合一种黑色金属，他们认为这样一来，这四种金属都失去了自己的个性和原来的灵魂，再经一系列的后续处理，可得黄色的金子。
炼金术虽然和神秘的宗教相联系，但是在进行炼金的过程中，使人类了解到一些无机物的分离和提纯手段，进行了大量混合、反应，摸清了许多物质的性质，大大地丰富了化学知识，为近代化学的建立和发展奠定了基础。
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