Zgodovina in opis barpnega prahu

Prah ali črni prah je v zgodovini kemije velikega zgodovinskega pomena. Čeprav lahko eksplodira, je njegova glavna uporaba kot pogonsko gorivo. Prah so izumili Kitajci alkimisti v 9. stoletju. Prvotno je bil narejen z mešanjem elementarnih žveplo, oglje in sol (kalijev nitrat). The oglje tradicionalno izvira iz vrbe, vendar so bili vsi uporabljeni vinska trta, lešnik, starejši, lovorov in borov stožec. Oglje ni edino gorivo, ki ga je mogoče uporabiti. Sladkor se namesto tega uporablja v mnogih pirotehnične aplikacije.

Ko so bile sestavine skrbno zmleti skupaj, končni rezultat je bil prah, ki so ga imenovali "serpentin." Sestavine so ponavadi zahtevale mešanje pred uporabo, zato je bilo ustvarjanje smodnika zelo nevarno. Ljudje, ki so ustvarili smodnik, bi včasih dodali vodo, vino ali drugo tekočino, da bi zmanjšali to nevarnost, saj bi lahko zaradi ene same iskre prišlo do dimnega požara. Ko je serpentin pomešan s tekočino, ga je mogoče potisniti skozi sito, da bi naredili majhne kroglice, ki so jih nato pustili, da se posušijo.

Če povzamemo, je črni prah sestavljen iz goriva (oglje ali sladkor) in an oksidant (solna kaša ali nitra) in žveplo, da se omogoči stabilna reakcija. Ogljik iz oglja in kisika tvorita ogljikov dioksid in energijo. Reakcija bi bila počasna, kot ogenj na drva, razen oksidanta. Ogljik v ognju mora črpati kisik iz zraka. Saltpeter zagotavlja dodaten kisik. Kalijev nitrat, žveplo in ogljik skupaj reagirajo, da tvorijo dušikove in ogljikovega dioksida pline in kalijev sulfid. Plin, dušik in ogljikov dioksid, ki se širi, zagotavljata poganjalno delovanje.

Prah se ponavadi proizvede veliko dima, kar lahko poslabša vid na bojišču ali zmanjša vidljivost ognjemetov. Spreminjanje razmerja sestavin vpliva na hitrost zgorevanja baruta in količino nastalega dima.

Medtem ko se v strelnem orožju lahko uporabljata tudi črni prah in tradicionalni smodnik, je bil izraz "črni prah" uveden v poznem 19. stoletju v ZDA za razlikovanje novejših formulacij od tradicionalnih smodnik. Črni prah proizvede manj dima kot originalna formula smodnika. Omeniti velja, da je bil zgodnji črni prah v resnici čisto bel ali rumen, ne črn!

Čisti amorfni ogljik se ne uporablja v črnem prahu. Oglje, čeprav vsebuje ogljik, vsebuje tudi celulozo iz nepopolnega zgorevanja lesa. To daje oglju razmeroma nizko temperaturo vžiga. Črni prah iz čistega ogljika bi komaj zažgal.

Nobenega "recepta" za smodnik ni. To je zato, ker spreminjanje razmerja sestavin povzroča različne učinke. Prah, ki se uporablja v strelnem orožju, mora hitro izgorevati, da lahko izstrelk hitro pospeši. Po drugi strani mora formulacija, ki se uporablja kot raketno gorivo, goreti počasneje, ker telo pospeši v daljšem časovnem obdobju. Topovi, kot rakete, uporabljajo prah s počasnejšo hitrostjo gorenja.

Leta 1879 so Francozi pripravili smodnik s 75-odstotno soljo, 12,5% žvepla in 12,5% oglja. Istega leta so Angleži uporabili smodnik, narejen iz 75% soline, 15% oglja in 10% žvepla. Ena raketna formula je bila sestavljena iz 62,4% soline, 23,2% oglja in 14,4% žvepla.

Zgodovinarji menijo, da je smodnik nastal na Kitajskem. Prvotno so ga uporabljali kot vžigalna. Kasneje je našel uporabo kot pogonsko gorivo in eksploziv. Nejasno je, kdaj se je ravno smodnik podal v Evropo. V bistvu je to zato, ker je zapise, ki opisujejo uporabo smodnika, težko razlagati. Orožje, ki je proizvajalo dim, bi lahko uporabljalo smodnik ali pa bi lahko uporabilo kakšno drugo formulacijo. Formule, ki so se začele uporabljati v Evropi, so se natančno ujemale s tistimi, ki se uporabljajo na Kitajskem, kar kaže, da je bila tehnologija uvedena po njeni razvitosti.

• Agrawal, Jai Prakash (2010). Visokoenergetski materiali: pogonska goriva, eksplozivi in ​​pirotehnika. Wiley-VCH.
• Andrade, Tonio (2016). Doba žvepla: Kitajska, vojaške inovacije in vzpon zahoda v svetovni zgodovini. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-13597-7.
• Ashford, Bob (2016). "Nova interpretacija zgodovinskih podatkov o industriji topil v Devonu in Cornwallu". J. Trevithick Soc. 43: 65–73.
• Partington, J.R. (1999). Zgodovina grškega ognja in barja. Baltimore: Johns Hopkins University Press. ISBN 978-0-8018-5954-0.
• Urbanski, Tadeusz (1967), Kemija in tehnologija eksploziva, III. New York: Pergamon Press.