Порох

Мы объясним, что такое порох, как он был изобретен и к каким последствиям это привело. Виды пороха, состав и применение
Порох – первое известное в истории взрывчатое вещество

Что такое порох?

Порох – это смесь веществ, обладающих дефлаграционными свойствами. Дефлаграция – это тип быстрого горения (быстрого окисления), при котором образуется пламя, распространяющееся медленно (но более быстро, чем при обычном горении) за счет тепловой диффузии (явление, состоящее в движении частиц вследствие изменения температуры

Дефлаграция – это дозвуковой взрыв, который развивается при скорости, меньшей, чем скорость звука (343,2 м/с). С другой стороны, существуют сверхзвуковые взрывы (детонации), которые генерируют ударную волну , т.е. волну давления, движущуюся быстрее скорости звука и оставляющую за собой след химических реакций

Существуют различные типы пороха, но обычно под этим названием подразумевается черный порох, первое известное взрывчатое вещество в истории. Сегодня существуют другие формы с низким дымообразованием и более высокой урожайностью, поскольку тип химических реакций горения , характерный для них, изучен гораздо лучше

Изобретение пороха

Как ни парадоксально, порох был изобретен в Китае , но как случайное следствие поисков даосами зелья бессмертия. Различные теории о горении селитры ( смесь нитрата калия (KNO3) и нитрата натрия (NaNO3)) и серы в китайских алхимических текстах от 492 года н.э.C.предлагали их как возможные очищающие вещества (отсюда их название: пиньинь, огненная медицина), хотя именно их зажигательные свойства действительно имели значение

В борьбе с монголами китайские войска использовали огнестрельное оружие: примитивные ракеты, бомбы и огнеметы, многие из которых перешли в руки победивших монголов и в конечном итоге в руки других народов Ближнего Востока и Европы. Первой битвой, в которой западные народы столкнулись с монгольской армией, имевшей огнестрельное оружие, была битва при Мохи (1241 год), в которой Венгерское королевство потерпело поражение от татарских и монгольских захватчиков

Последствия открытия пороха

Первая пушка в истории была применена османскими мамлюками в 1260 году.

Открытие пороха навсегда изменило военное искусство человечества , дав миру новый баланс сил , ведь войска, вооруженные порохом, были гораздо эффективнее тех, кто был вооружен оружием ближнего боя, и обладали гораздо большим уроном, чем стрелы, копья и другое метательное оружие

Действительно, использование пороха и взрывчатых веществ позволило создать целый ряд новых средств ведения войны , таких как пушки, саперы, бомбы, мины, а также гигантский и разнообразный арсенал винтовок и пистолетов. Например, первая в истории пушка была применена османскими мамлюками в битве при Айн-Джалуте в 1260 году

Виды пороха

Можно выделить следующие типы пороха:

• Черный порошок. Он является самым старым и первым изобретенным. Как правило, когда говорят о порохе, имеют в виду черный порох. Он обладает быстрой, мощной реакцией и производит много дыма. Вступив в реакцию, он оставлял много остатков в пороховых трубках огнестрельного оружия, что приводило к его порче.
• Коричневый порох Изобретенный в 1880 году на основе использования красного древесного угля и большего количества селитры, он обеспечивал более медленное горение с менее коррозийным остатком. Однако он так и не получил широкого распространения, поскольку вскоре после этого появился белый порох.
• Белый порошок. Называемый также бездымным порохом или пироксилированным порохом, он содержит в основном газообразные компоненты в результате сгорания (продукт нитроцеллюлозы), поэтому не оставляет такого количества остатков, как черный порох. По этой причине он постепенно вытеснил его в огнестрельном оружии. Когда говорят о бездымном порохе, это не означает, что при взрыве не образуется абсолютно никакого дыма, но его гораздо меньше, чем при использовании черного пороха.
• Порошок для вспышки. Это недавнее изобретение, оно было создано для получения света , необходимого для примитивной фотографии (отсюда и название), поскольку в нем есть алюминиевые добавки, которые при сгорании окисляются и дают больше света.

Химический состав пороха

Состав пороха варьируется в зависимости от типа пороха. Кроме того, состав пороха часто также варьируется в зависимости от страны, в которой он произведен, т.е. один и тот же тип пороха может иметь различные пропорции своих компонентов, хотя они одинаковы, в зависимости от страны, которая его произвела. Наиболее популярными составами различных типов пороха являются следующие:

Черный порох: 75 процентов нитрата калия, 15 процентов углерода и 10 процентов серы

Коричневый порошок: 78 процентов селитры, 19 процентов красного углерода, 39 процентов серы

Белый порох (бездымный порох). Он состоит из высокоэнергетических веществ, в основном нитроцеллюлозы или нитроцеллюлозы, смешанной с нитроглицерином. Существует несколько типов:

• ‘Простая база’. Состоит из нитроцеллюлозы.
• ‘Двойная база’. Состоит из нитроцеллюлозы и нитроглицерина.
• Тройная база . Состоит из нитроцеллюлозы, нитроглицерина и нитрогуанидина.

Порошок для вспышки. Один из наиболее распространенных вариантов состоит из перхлората или перманганата калия и алюминиевой пудры

Используется порошок

Порох можно использовать для изготовления боеприпасов для огнестрельного оружия.

В настоящее время порох используется для:

• Производство боеприпасов для огнестрельного оружия, артиллерии, бомб, мин и других орудий войны.
• Производство пиротехнических устройств (фейерверков) для праздничных и декоративных целей.
• Производство детонаторов и других устройств для контролируемого разрушения зданий и сооружений

Важность пороха

Порох произвел революцию в мире. Она дала толчок новой эре огнестрельного оружия, навсегда изменив наше представление о войне. Кроме того, он позволил изучать взрывчатые вещества , что, помимо непосредственных целей вооружения, послужило, например, питанием для авиационной промышленности

Производство пороха

Сгорание пороха напрямую зависит от размера его гранул.

Для производства пороха требуется измельчение и равномерное смешивание ингредиентов (селитры, угля и серы), процедура, которая раньше выполнялась вручную, но позже могла быть механизирована, например, с помощью прессов, перемещаемых водой. Ингредиенты должны быть измельчены в более или менее мелкий порошок, так как их сгорание напрямую зависит от размера гранул

Процессы, методы изготовления и обращения с порохом менялись по мере получения новых знаний об этой смеси. Например, первоначально смесь перевозили от места ее производства до места использования, что было очень опасно из-за риска взрыва из-за ударов или изменения температуры. Но позже компоненты стали перевозить отдельно, и их смешивали в том месте, где смесь (порох) собирались использовать

Другой проблемой был размер зерен, полученных в процессе дробления Первоначально зерна были очень мелкими , что привело к тому, что в смеси они располагались очень близко друг к другу (слипались, как это происходит, например, с мучным порошком). Это означало, что между зернами было недостаточно воздуха , поэтому скорость горения была медленной и неравномерной

Для решения этой проблемы в смесь добавляли воду, чтобы получить однородную пасту , которую затем высушивали и разрезали на зерна разного размера. Затем, используя сито, зерна были разделены в соответствии с их различными размерами. Более мелкие зерна использовались для оружия меньшего калибра (так как они быстрее сгорали), а более крупные – для оружия большего калибра (например, пушек)

Черный порох, например, слишком быстро сгорал в европейском оружии 15-го и 16-го веков, что стало еще одной причиной, по которой его стали изготавливать в однородном, но более крупном зерне

Современный порох изготавливается из нитроцеллюлозы (монобазисной) или нитроцеллюлозы и нитроглицерина (бибазисной), что требует азотирования растительной целлюлозы и обработки растворителями до получения тонкой пленки, которую затем разрезают на мелкие кусочки, которые сушат и готовят к сжиганию

Пороховые опасности

Порох, несмотря на его пиротехническое применение, является опасным материалом. Его горение, в зависимости от размера зерен, может быть вызвано искрением, трением или ударом , что требует осторожного обращения, особенно в больших количествах. Взрывы пороха могут привести к травмам, смерти и повреждению имущества, особенно при неконтролируемом взрыве

Кроме того, многие побочные продукты сгорания имеют загрязняющий характер, поэтому неправильное использование пороха может способствовать развитию кислотных дождей или ухудшению качества воздуха

Фейерверк

Пиротехника была изобретена китайцами в мирных целях.

Пиротехника также является изобретением китайцев, которые использовали порох в мирных целях, для развлечения, пока не были вынуждены изобрести огнестрельное оружие для отражения монгольских захватчиков. Порох используется для этих целей и сегодня, особенно в знаменательные даты, такие как конец года

Пиротехнические устройства обычно состоят из смеси пороха и других веществ , которые отвечают за создание определенных цветов, шума и дыма. Например, в фейерверках цвета образуются благодаря присутствию солей, которые, в зависимости от содержащегося в них катиона, будут иметь определенный цвет:

• Желтый. Натриевые соли (Na).
• Апельсин. Соли железа (Fe).
• Green . Соли меди (Cu).
• Red . Соли стронция (Sr).
• Белый. Соли алюминия (Al) и магния (Mg).
• Apple green. Соли бария (Ba).
• Мягкий красный . Соли лития (Li).

Однако существуют и специализированные виды пиротехники, такие как сигнальные ракеты, используемые в спасательных операциях или сигнальные, а также в борьбе с градом или в освещении определенных пространств

Огнестрельное оружие

Изобретение огнестрельного оружия было бы невозможно без открытия пороха, и восходит к китайским династиям 10-го и 11-го веков , которые приспособили армированные железом бамбуковые трубы для стрельбы металлическими осколками по монгольским захватчикам. Ранее они уже разработали значительное количество аналогичного оружия, такого как бомбы, ракеты и огнеметы

Огнестрельное оружие пришло на Запад в последующие века и дало европейским нациям преимущество над другими враждебными народами, как в случае вторжения в Америку в 15 веке. С тех пор его разработка и совершенствование не прекращались, как и его использование в военных действиях по всему миру

Кроме того, они используются на охоте, так как облегчают работу и позволяют стрелять на большее расстояние, а также в спортивных дисциплинах стрельбы по мишеням

В истории человечества, наверное, не было изобретения, столь же смертоносного, как огнестрельное оружие