В письменных источниках химические промыслы, бывшие в основном деятельностью сельских ремесленников, отражены очень скупо, немногим полнее и археологический материал. Продукты этих промыслов в общей массе промышленной продукции древней Руси составляли значительный объем. Они имели широкий спрос и в ремесле, и в домашнем быту. Среди них наиболее важными были смола, деготь, уголь, краски, зола, поташ, свечи, мыло, сера, железный купорос, селитра и другие.
Новгородские писцовые книги указывают из ремесленников, связанных с химическими промыслами, только мыльников и дегтярей (НПК, т. III, стр. 695; НПК, т. IV, стр. 91; НПК, т. V, стр. 305, 409.). Писцовые книги XVI в. упоминают еще смольников и угольников (См. Н. Д. Чечулин. Города Московского государства в XVI в. ЗИ-ФФСПУ, 1889, т. 22, стр. 167.). Источники Западной Руси первой половины XVI в. дают более полный перечень специальностей, занятых в лесохимической промышленности, - дегтярей, угольников, поташников и попеляров (пепельников), то есть изготовителей золы (См. Ф. И. Леонтович. Сельские ремесленники в Литовско-Русском государстве. ВУИ, 1898, т. II, стр. 121.).
Область применения красок была очень обширной. Кроме живописи (иконопись, фрески, миниатюры) краски использовали для крашения тканей, кожи, окрашивания мебели, утвари, посуды, кораблей, приготовления косметических мазей и т. п.
В древней Руси как в домонгольский период, так и в XIV-XV вв. краски были минеральные, растительные, животные и металлические.
Наиболее широкое распространение имели краски минеральные. Их применяли в живописи, а также для окраски дерева, кожи, стекла. Наиболее распространенными минеральными красками были красного цвета киноварь, желтого цвета охра, коричневого цвета умбра, а также краски других цветов и оттенков.
Киноварь - это минерал, сернистая ртуть (применяли как природную киноварь, так и искусственную). Месторождения природной киновари имелись в Никитовском месторождении в Донбассе, Средней Азии и других местах. В XIV-XV вв. изготовляли и искусственную киноварь. В рецептурном сборнике середины XV в. "указ как творити киноварь" описано получение киновари нагреванием и возгонкой смеси ртути и серы (См. В. А. Щавинский. Очерки по истории техники живописи и технологии красок древней Руси. М. -Л., ОГИЗ, 1935, стр. 93. (ИГАИМК, вып. 115).). Подобный рецепт приводит и Теофил (См. W. Theobald. Op cit.).
Краска желтого цвета охра (гидрат окиси железа с примесью глины) встречается в виде болотной руды, широко распространенной на территории Руси. Краску изготовляли путем сухого или мокрого дробления руды, размола, дальнейшего отмучивания и сушки.
Краска коричневого цвета умбра, минерал, состоящий из глинистого вещества с большим содержанием марганцевых окислов, имеет очень широкое распространение. После изготовления - дробления, размола, отмучивания и сушки, умбру для термической стойкости прокаливали, получая умбру жженую.
Спектральный анализ некоторых красок на иконах XIV-XV вв. подтвердил применение в живописи минеральных красок. Например, на иконе XIV в. из Пскова "Параскева Пятница" анализ показал, что красная краска была киноварью, красновато-коричневая - умброй, желто-светлая - охрой (См. П. М. Лукьянов. История химических промыслов и химической промышленности в России до конца XIX века, т. IV. М., Изд-во АН СССР, 1955, стр. 54.).
Широкое использование спектрального анализа для изучения древнерусских красок обнаружило применение в древней Руси свинцовых белил. Они были известны уже в XII в. Сравнение техники производства свинцовых белил в XII в. и в античности (эта техника совпадает) позволяют нам представить технологию изготовления свинцовых белил в XIV-XV вв. Тонкий листовой свинец свертывали в незамкнутую трубку, ее ставили в горшок и заливали древесным уксусом. Если уксуса не было, раствор делали из дрожжей с добавлением меда. Выдержав в течение 15 суток, горшок открывали, и массу свинцовых белил протирали. На основе свинцовых белил, добавляя разные красители, делали другие цвета (См. П. М. Лукьянов. УК. соч., стр. 51, 86.).
Для нанесения минеральных и металлических красок на предмет их разводили на яичном желтке, клее, меду, просто на воде и в других растворителях.
Для крашения тканей использовали почти исключительно растительные красители и очень редко животные.
Для получения красителя красного цвета применяли корни привозной марены или местного подмаренника, вайду, зверобой и другие, но наиболее распространенным сырьем для красителей красного цвета были насекомые - кошениль. Местный вид этого насекомого кошениль польский встречается в Белоруссии, на Украине, в Крыму. Из этих насекомых делали краску "червец".
Для получения красителей синей окраски применяли вайду, сон-траву, василек, чернику и другие. Желтые красители делали из растений семейства крушиновых, дрока, листьев березы, коры, диких яблонь и ольхи. Коричневые оттенки получали из коры дуба, груши, шелухи лука; иные цвета и оттенки делали смешением красителей.
В качестве протрав при крашении могли служить поташ и зола (См. П. М. Лукьянов. УК. соч., стр. 86.).
Смола, деготь и угли имели очень широкое применение в промышленности и хозяйстве древней Руси. Большое количество смолы и дегтя поставляли на внешние рынки (См. А. И. Никитский. История экономического быта Великого Новгорода. М., 1893, стр. 65.).
Смолу применяли в кораблестроении, канатном производстве, строительном деле, при обработке кожи, в военном деле.
В течение многих веков технология углежжения и смолокурения была традиционной. Самый древний и простой способ изготовления смолы - ямный. На сухом месте выкапывали яму глубиной 2-3 аршина и шириной 5-6 аршин и обкладывали ее досками или обмазывали глиной. На дне ямы выкапывали еще подъямник, в который вставляли деревянный ларь с крышкой с отверстием, куда собиралась смола. В яму загружали древесину сосны и ели (смолье), затем клали хворост и поджигали. Когда древесина достаточно разгоралась, яму покрывали дерном и засыпали землей для прекращения доступа воздуха, оставив лишь несколько маленьких отверстий на поверхности. Курение смолы продолжалось 5-7 дней. По окончании процесса в ларе скапливалась смола. Производительность ямного способа была довольно различной, но в среднем из 1 м3 смолья получалось 2 пуда смолы.
Когда вместо смолья, то есть древесины сосны и ели, загружали древесину березы или березовую кору, получался деготь. Технология получения дегтя была та же.
Поташ (углекислый калий) широко употребляли в стеклоделии, мыловарении, при производстве красок, белении льняных холстов, дублении дорогих сортов кожи. Поташ был одним из важнейших предметов русского вывоза (См. И. М. Кулишер. История русской торговли. Пг., Изд-во "Антей", 1923, стр. 139.).
Поташное производство, требовавшее очень много золы и дров, было развито в лесных местностях. Поташ делали в "будных станах". В кострах и ямах лес пережигали на золу, в специальных корытах ее выщелачивали и полученный "щелок" переливали в специальные сборники-прикорытки. На специально сделанной глинобитной площадке с бортиками разводили костер, и горящие дрова поливали щелоком, стараясь не тушить огня. При этой операции щелок выпаривался и на глиняной площадке костра плотным слоем оседал поташ, потом этот слой поташа выламывали.
Поташное дело было очень трудоемким и продолжительным. Лес на золу жгли в основном зимой, а заготовленную золу выпаривали и прокаливали на кострах в летние месяцы. Расход леса был очень большой, из 1 м3 леса получалось в зависимости от породы древесины от 0,5 до 0,75 кг поташа; поэтому производство поташа правительство иногда регламентировало, а в XVII-XVIII вв. даже его монополизировало.
Свечи на Руси были известны еще в X в. В Новгороде в слоях X-XV вв. найдено много разных свечей (диаметр от тонких в 8-10 мм до толстых в 25 мм). Кроме того, многочисленны находки подсвечников и медных паникадил.
На Руси свечи делали исключительно из воска. Очень интересная техника их изготовления хорошо прослеживается на многих находках из Новгорода. Свечи из воска не отливали, а скручивали. Фитиль плотно обматывали по спирали размягченной полоской воска. После скручивания свечи определенного размера ее окунали в жидкий воск, который заполнял стыки полосы и неровности поверхности.
Свечники, изготовлявшие в городах свечи, были довольно многочисленной ремесленной профессией. Например, в Новгороде в XVI в. имелось более 85 свечников (См. А. В. Арцихоский. Новгородские ремесла. "Новгородский: исторический сборник", вып. 6. Новгород, 1939, стр. 12.).
Железный купорос получали при добывании серы из пирита в качестве побочного продукта. Пирит - серный колчедан, был широко распространен в северных и северо-восточных районах Европейской России. Eго выходы имелись, как правило, на берегах рек. Для добычи серы пирит в специальных ямах и кучах обкладывали углем и дровами и подвергали обжигу. Освобожденная сера возгонялась и ее собирали в специально устроенных сборниках. Из остатков обжига пирита выщелачивали железный купорос (См. П. М. Лукьянов. УК. соч.).
Производство селитры было связано с появлением огнестрельного оружия, с изготовлением пороха. Эта отрасль промышленности, снабжавшая "зелейных мастеров" основным сырьем (в состав пороха входило до 70% селитры), получила в XV в. большое развитие.
Восковые свечи. Новгород. (Коллекция НАЭ).
Селитру (азотнокислые соли натрия и калия) получали из "селитренных земель", то есть из обычной почвы, богатой азотистыми перегноями. Ее добывали из старых мусорных ям, из земли, взятой в хлевах и конюшнях, на постоялых и скотных дворах и т. п.
Селитренные варницы имелись во многих русских городах, в том числе и в Москве. Производство селитры - весьма сложный химический процесс; он состоял из нескольких операций. В объемистую кадку с двойным дном (верхнее с отверстиями), устланную фильтром из соломы, загружали селитренную землю, добавляли известь и золу и заливали водой. Через 1-2 дня настой воды выпускали через отверстие в нижней части стенки бочки в другой сосуд, затем в специальном железном или медном котле этот настой варили, давая выкипеть 1/2-2/3 его объема. Оставшийся раствор, процедив, еще раз бурно кипятили. Готовую селитренную массу потом необходимо было выпарить на железных сковородах.
Технология изготовления селитры состояла из операций отстаивания, фильтрации, выщелачивания и выпаривания (История естествознания в России, т. I, ч. I. M., Изд-во АН СССР, 1957, стр. 95.).