Γεγονότα, ιστορία και περιγραφή πυρίτιδας

Πυρίτιδα ή μαύρη σκόνη έχει μεγάλη ιστορική σημασία στη χημεία. Αν και μπορεί να εκραγεί, η κύρια χρήση του είναι ως προωθητικό. Η πυρίτιδα εφευρέθηκε από Κινέζους αλχημιστές τον 9ο αιώνα. Αρχικά, φτιάχτηκε με ανάμιξη στοιχειακών θείο, κάρβουνο και αλάτι (νιτρικό κάλιο). ο ξυλάνθρακας παραδοσιακά προήλθε από το δέντρο της ιτιάς, αλλά όλοι οι κώνοι αμπέλου, φουντουκιού, γέροντας, δάφνης και πεύκου έχουν χρησιμοποιηθεί. Ο ξυλάνθρακας δεν είναι το μόνο καύσιμο που μπορεί να χρησιμοποιηθεί. Η ζάχαρη χρησιμοποιείται αντ 'αυτού σε πολλά πυροτεχνικές εφαρμογές.

Όταν τα συστατικά ήταν γειώστε προσεκτικά μαζί, το τελικό αποτέλεσμα ήταν μια σκόνη που ονομάστηκε «σερπεντίνη». Τα συστατικά τείνουν να απαιτούν αναμίξη πριν από τη χρήση, οπότε η κατασκευή πυρίτιδας ήταν πολύ επικίνδυνη. Οι άνθρωποι που έκαναν πυρίτιδα μερικές φορές πρόσθεσαν νερό, κρασί ή άλλο υγρό για να μειώσουν αυτόν τον κίνδυνο, καθώς ένας σπινθήρας θα μπορούσε να οδηγήσει σε καπνιστή φωτιά. Μόλις το σερπεντίνη αναμίχθηκε με ένα υγρό, θα μπορούσε να ωθηθεί μέσω ενός κόσκινου για να κάνει μικρά σφαιρίδια, τα οποία στη συνέχεια αφέθηκαν να στεγνώσουν.

Συνοψίζοντας, η μαύρη σκόνη αποτελείται από ένα καύσιμο (κάρβουνο ή ζάχαρη) και ένα οξειδωτής (saltpeter ή niter), και θείο, για να επιτρέψει μια σταθερή αντίδραση. Ο άνθρακας από τον άνθρακα συν το οξυγόνο σχηματίζει διοξείδιο του άνθρακα και ενέργεια. Η αντίδραση θα ήταν αργή, όπως μια φωτιά από ξύλο, εκτός από τον οξειδωτικό παράγοντα. Ο άνθρακας στη φωτιά πρέπει να αντλεί οξυγόνο από τον αέρα. Το Saltpeter παρέχει επιπλέον οξυγόνο. Το νιτρικό κάλιο, το θείο και ο άνθρακας αντιδρούν μαζί σχηματίζοντας αέρια αζώτου και διοξειδίου του άνθρακα και θειούχο κάλιο. Τα διογκούμενα αέρια, το άζωτο και το διοξείδιο του άνθρακα, παρέχουν την προωθητική δράση.

Η πυρίτιδα τείνει να παράγει α πολύ καπνό, που μπορεί να βλάψει την όραση σε ένα πεδίο μάχης ή να μειώσει την ορατότητα των πυροτεχνημάτων. Η αλλαγή της αναλογίας των συστατικών επηρεάζει το ρυθμό με τον οποίο καίγεται η πυρίτιδα και την ποσότητα καπνού που παράγεται.

Ενώ η μαύρη σκόνη και η παραδοσιακή πυρίτιδα μπορούν να χρησιμοποιηθούν και τα δύο στα πυροβόλα όπλα, ο όρος «μαύρη σκόνη» ήταν εισήχθη στα τέλη του 19ου αιώνα στις Ηνωμένες Πολιτείες για να διακρίνει νεότερα σκευάσματα από τα παραδοσιακά πυρίτιδα. Η μαύρη σκόνη παράγει λιγότερο καπνό από την αρχική φόρμουλα πυρίτιδας. Αξίζει να σημειωθεί ότι η πρώιμη μαύρη σκόνη ήταν στην πραγματικότητα υπόλευκη ή μαύρη, όχι μαύρη!

Ο καθαρός άμορφος άνθρακας δεν χρησιμοποιείται σε μαύρη σκόνη. Ο ξυλάνθρακας, ενώ περιέχει άνθρακα, περιέχει επίσης κυτταρίνη από ατελή καύση ξύλου. Αυτό δίνει στον άνθρακα μια σχετικά χαμηλή θερμοκρασία ανάφλεξης. Η μαύρη σκόνη από καθαρό άνθρακα θα κάψει μόλις.

Δεν υπάρχει καμία «συνταγή» για την πυρίτιδα. Αυτό συμβαίνει επειδή η μεταβολή της αναλογίας των συστατικών παράγει διαφορετικά αποτελέσματα. Η σκόνη που χρησιμοποιείται στα πυροβόλα όπλα πρέπει να καίει με γρήγορο ρυθμό για να επιταχύνει γρήγορα ένα βλήμα. Ένα σκεύασμα που χρησιμοποιείται ως προωθητικό πυραύλου, από την άλλη πλευρά, πρέπει να κάψει πιο αργά επειδή επιταχύνει ένα σώμα για μεγάλο χρονικό διάστημα. Το κανόνι, όπως οι πύραυλοι, χρησιμοποιεί σκόνη με χαμηλότερο ρυθμό καύσης.

Το 1879, οι Γάλλοι ετοίμασαν πυρίτιδα χρησιμοποιώντας 75% αλάτι, 12,5% θείο και 12,5% ξυλάνθρακα. Την ίδια χρονιά, οι Άγγλοι χρησιμοποιούσαν πυρίτιδα από 75% αλάτι, 15% κάρβουνο και 10% θείο. Ένας τύπος πυραύλων αποτελείται από 62,4% αλάτι, 23,2% άνθρακα και 14,4% θείο.

Οι ιστορικοί πιστεύουν ότι η πυρίτιδα προέρχεται από την Κίνα. Αρχικά, χρησιμοποιήθηκε ως εμπρηστικός. Αργότερα, βρήκε χρήση ως προωθητικό και εκρηκτικό. Παραμένει ασαφές πότε, ακριβώς, η πυρίτιδα έφτασε στην Ευρώπη. Βασικά, αυτό συμβαίνει επειδή τα αρχεία που περιγράφουν τη χρήση της πυρίτιδας είναι δύσκολο να ερμηνευθούν. Ένα όπλο που παρήγαγε καπνό θα μπορούσε να είχε χρησιμοποιήσει πυρίτιδα ή θα μπορούσε να είχε χρησιμοποιήσει κάποια άλλη σύνθεση. Οι τύποι που τέθηκαν σε χρήση στην Ευρώπη ταιριάζουν με εκείνους που χρησιμοποιούνται στην Κίνα, υποδηλώνοντας ότι η τεχνολογία εισήχθη αφού είχε ήδη αναπτυχθεί.

• Agrawal, Jai Prakash (2010). Υλικά υψηλής ενέργειας: Προωθητικά, εκρηκτικά και πυροτεχνήματα. Wiley-VCH.
• Andrade, Tonio (2016). Η εποχή της πυρίτιδας: Κίνα, στρατιωτική καινοτομία και η άνοδος της Δύσης στην παγκόσμια ιστορία. Πανεπιστημιακός Τύπος του Πρίνστον. ISBN 978-0-691-13597-7.
• Ashford, Bob (2016). "Μια νέα ερμηνεία των ιστορικών δεδομένων για τη βιομηχανία πυρίτιδας στο Ντέβον και την Κορνουάλη". Ι. Trevithick Soc. 43: 65–73.
• Partington, J.R. (1999). Μια ιστορία της ελληνικής πυρκαγιάς και πυρίτιδας. Βαλτιμόρη: Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-5954-0.
• Urbanski, Tadeusz (1967), Χημεία και Τεχνολογία Εκρηκτικών, III. Νέα Υόρκη: Pergamon Press.