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早期的人类和化学打交道，应该追溯到会学会用火的时候。
燃烧是一种化学现象，人们掌握了用火，也就开始了用化学方法认识和改造天然物质的过程。
人类开始将食物加热；人类开始用火来发明工具和创造财富的武器，利用火能够产生各种各样化学反应这个特点，人类开始了制陶、冶金、酿造等工艺，进入了广阔的生产、生活天地。这些天然物质经过加工改造而成的制品，成为古代文明的标志。
人类在这些生产经验的基础上，萌发了古代化学知识。
自从掌握了火这种自然力以后，古代人类就利用火来实现一些物质的化学转化。
运用熊熊的烈火，人们将成型的粘土烧烤成各种各样的陶器。粘土烧制成淘气的过程是个物理、化学的变化过程，因此制陶可以说是广义的化学工艺。人们从中获得了经验的、简朴的化学知识。正是在解决生产、生活中遇到的问题中，人们积累了不少化学知识。
在我国也和世界其他地方一样，制陶工艺经历了一个从原始的、粗犷的状态逐渐发展到成熟的、精细的工艺水平的演进过程。在这一过程中，我国古代智慧的劳动人民有自己独到的贡献，这就是他们较早地识别并利用了瓷土，至迟在东汉烧制出合乎近代标准的瓷器。
在中国烧制出瓷器的同时，古埃及人民采用天然碱（碳酸钠）与砂石或碎石英混合烧熔而制得玻璃。罗马人又对制取玻璃的工艺进行了改造，生产出多种彩色的玻璃的器具。由于玻璃器具透明、耐热以及耐多种酸碱盐的腐蚀，成为化学实验（包括炼金术）的重要设备材料，对促进化学实验的发展起了重要的推动作用。近代的化学家大多有着熟练制作玻璃实验仪器的基本功底。
无论是烧制陶瓷器，还是烧制玻璃，人们在其中除了认识许多化学物质以外，还掌握了实现物质化学变化的重要手段——高温技术。借鉴这一经验，人们进而学会了冶炼金属。
天然红铜和某些矿石，由于具有美丽的色彩和容易熔炼而被人们首先加工利用。中国和古埃及、美索不大米亚等文明古国一样，都经历了青铜时代。我国的青铜冶炼在夏商、西周和春秋非常盛行，并且也达到了较高的水平。
在青铜冶炼的经验基础上，世界许多民族先后掌握了冶铁的技术。约在公元前1500年左右，埃及人、亚述人和小亚细亚的赫梯人率先学会了冶炼块炼铁的技术。我国的冶铁业出现得虽然较晚，但是由于炼铜技艺得到较大的发展，所以我国的人民在学会了块炼铁技术后不久，又掌握了生铁的冶铸。
人们在生活实践中获取了许多关于物质及其化学变化的知识，这些知识现在看起来也许有些肤浅，但它终究是古代科学知识的重要组成部分。直到中世纪，人们获取化学知识的主要途径依然是这些化学工艺的实践和发展。
化学知识，特别是某些化学概念和化学理论的另一个来源是古代自然哲学家的思辩。古代哲学家试图用思辨的方法得出一种自圆其说的理论来描述整个宇宙，这就产生了古代的自然哲学。它包含了许多科学概念、科学理论的渊源，当然也包括了一些原始的化学观念，例如元素说、原子论等。
五行说是我国古代哲学家对自然界本性的认识和概括。它认为构成世界万物是金木火水土这五重要素。他们还提出了五行相生、相克之说。水多能灭火，反之火大也能干水，他们据此又提出了五行无常胜之说。这些认识反映了古代哲学家的辩证思维，是早期元素论的萌芽。
与五行说相呼应的是古希腊哲学家提出的四元素说。继承了古埃及和东亚文化遗产的古希腊哲学家善于思考和总结，擅长辩论，他们的许多思想构成了亚历山大里亚和中世纪及欧洲文艺复兴时期的科学基础。
古希腊著名的哲学家柏拉图建议把这四种基命名为元素，尽管柏拉图所说的元素与后世的元素概念毫无共同之处，但他毕竟是第一个提出元素这一概念的。他的学生亚里士多德明确提出了构成万物的四元素说，还提出一种物质的性质可以归结为冷热干湿四种原性，性质的两两结合就构成了四种元素。中世纪的炼金术就是以他的理论为根据，以为若能改变组成物质的四种原性的比例就能把贱金属变成金银。
当封建社会发展到一定的阶段，生产力有了较大提高的时候，统治阶级对物质享受的要求也越来越高，皇帝和贵族自然而然地产生了两种奢望：第一是希望掌握更多的财富，供他们享乐；第二，当他们有了巨大的财富以后，总希望永远享用下去。于是，便有了长生不老的愿望。例如，秦始皇统一中国以后，便迫不及待地寻求长生不老药，不但让徐福等人出海寻找，还召集了一大帮方士（炼丹家）日日夜夜为他炼制丹砂——长生不老药。
炼金家想要点石成金（即用人工方法制造金银）。虔诚的炼丹家和炼金家的目的虽然没有达到，但是他们辛勤的劳动并没有完全白费。他们长年累月置身在被毒气、烟尘笼罩的简陋的“化学实验室”中，应该说是第一批专心致志地探索化学科学奥秘的“化学家”。他们为化学学科的建立积累了相当丰富的经验和失败的教训，甚至总结出一些化学反应的规律。例如中国炼丹家葛洪从炼丹实践中提出：“丹砂（硫化汞）烧之成水银，积变（把硫和水银二者放在一起）又还成（交成）丹砂。”这是一种化学变化规律的总结，即“物质之间可以用人工的方法互相转变”。
炼丹家和炼金家夜以继日地在做这些最原始的化学实验，必定需要大批实验器具，于是，他们发明了蒸馏器、熔化炉、加热锅、烧杯及过滤装置等。他们还根据当时的需要，制造出很多化学药剂、有用的合金或治病的药，其中很多都是今天常用的酸、碱和盐。为了把试验的方法和经过记录下来，他们还创造了许多技术名词，写下了许多著作。正是这些理论、化学实验方法、化学仪器以及炼丹、炼金著作，开挖了化学这门科学的先河。
从这些史实可见，炼丹家和炼金家对化学的兴起和发展是有功绩的，后世之人决不能因为他们“追求长生不老和点石成金”而嘲弄他们，应该把他们敬为开拓化学科学的先驱。化学方法转而在医药和冶金方面得到了正当发挥。在欧洲文艺复兴时期，出版了一些有关化学的书籍，第一次有了“化学”这个名词。英语的chemistry起源于alchemy，即炼金术。chemist至今还保留着两个相关的含义：化学家和药剂师。这些可以说是化学脱胎于炼金术和制药业的文化遗迹了。