pušný prach

Chémia

2022

Vysvetľujeme, čo je to pušný prach, ako bol vynájdený a aké mal následky. Druhy strelného prachu, zloženie a použitie.

Pušný prach je prvá známa výbušnina v histórii.

Čo je to pušný prach?

Pušný prach je zmes látok s deflagračnými vlastnosťami. Deflagrácia je typ rýchleho spaľovania (rýchla oxidácia), pri ktorom vzniká plameň, ktorý sa šíri pomaly (ale rýchlejšie ako pri bežnom spaľovaní) tepelnou difúziou (jav, ktorý pozostáva z pohyb od častice kvôli variácii teplota).

Deflagrácia je podzvuková explózia, ktorá sa vyvíja pomalšou rýchlosťou ako výbuch zvuk (343,2 m/s). Na druhej strane existujú nadzvukové výbuchy (detonácie), ktoré generujú expanzívnu vlnu, teda tlakovú vlnu, ktorá sa šíri rýchlejšie ako zvuk a zanecháva oneskorenie chemické reakcie.

Existujú rôzne druhy strelného prachu, ale vo všeobecnosti týmto názvom označujeme čierny prach, prvú známu výbušninu na svete. histórie. Dnes existujú iné formy vybavené nízkou produkciou dymu a vyšším výkonom, pretože typ chemické reakcie od spaľovanie ktoré ich charakterizujú.

Vynález strelného prachu

Paradoxne, pušný prach bol vynájdený v Číne, no ako náhodný dôsledok hľadania elixíru nesmrteľnosti taoistami. Rôzne teórie o spaľovaní ľadku (zmes dusičnanu draselného (KNO3) a dusičnanu sodného (NaNO3)) a na síru v texty Čínski alchymisti z roku 492 n.l. C. ich navrhol ako prípadné látok čistenie (odtiaľ jeho názov: pinyin, „Požiarna medicína“), aj keď to boli jeho zápalné vlastnosti, ktoré skutočne znamenali rozdiel.

V boji proti Mongolom používali čínske jednotky strelné zbrane: rakety, bomby a primitívne plameňomety, z ktorých mnohé prešli do rúk víťazných Mongolov a nakoniec aj iných národov na Blízkom východe a inde. Európe. Prvou bitkou, v ktorej západné národy čelili mongolskej armáde so strelnými zbraňami, bola bitka pri Mohi, v ktorej Uhorské kráľovstvo porazili útočiaci Tatári a Mongoli.

Dôsledky objavu strelného prachu

Prvé delo v histórii použili osmanskí mamlúkovia v roku 1260.

Objav strelného prachu by navždy zmenil vojenské umenie ľudská bytosťdáva svetu novú rovnováhu môcť, pretože jednotky vyzbrojené strelným prachom boli oveľa efektívnejšie ako jednotky vybavené zbraňami na blízko a mali oveľa väčšiu schopnosť poškodenia ako šípy, oštepy a iné vrhané zbrane.

V skutočnosti použitie strelného prachu a výbušnín umožnilo objavenie sa úplne nového radu nástrojov vojnavrátane kanónov, demolačných čiat, bômb, mín a obrovského a rozmanitého arzenálu pušiek a pištolí. Napríklad prvé delo v histórii použili osmanskí mamlúkovia v bitke pri Ain Jalut v roku 1260.

Druhy strelného prachu

Môžeme identifikovať tieto druhy strelného prachu:

  • Čierny prášok. Je najstarší a prvý, ktorý bol vynájdený. Vo všeobecnosti, keď sa hovorí o strelnom prachu, ide o čierny prach. Má rýchlu, silnú reakciu a produkuje veľa dymu. Po reakcii zanechalo veľa zvyškov v rúrkach strelných zbraní, čo spôsobilo znehodnotenie.
  • Hnedý pušný prach. Vynájdený v roku 1880 z použitia červeného uhlia a väčšieho množstva ľadku, dosiahol pomalšie spaľovanie a menej korozívnych zvyškov. Nikdy sa však príliš nepoužíval, pretože krátko nato vyšiel biely prášok.
  • Biely prášok. Nazývaný tiež bezdymový pušný prach alebo pyroxylovaný pušný prach, má väčšinou plynné zložky ako výsledok horenia (produkt nitrocelulózy), takže nezanecháva také množstvo zvyškov ako čierny prach. Z tohto dôvodu ho nahradil v strelných zbraniach. Keď sa povie bezdymový prach, neznamená to, že pri výbuchu nevzniká absolútne žiadny dym, ale je ho oveľa menej ako pri použití čierneho prachu.
  • Bleskový strelný prach. Nedávno vynájdený bol vytvorený na generovanie svetlo potrebné pre Fotografovanie primitívny (odtiaľ jeho názov), pretože obsahuje hliníkové prísady, ktoré pri spaľovaní oxidujú a vytvárajú viac svetla.

Chemické zloženie strelného prachu

Zloženie strelného prachu sa líši podľa druhu daného strelného prachu. Okrem toho sa zloženie strelného prachu často líši aj podľa krajiny, kde sa vyrába, to znamená, že rovnaký typ strelného prachu môže mať rôzne proporcie jeho komponentov, napriek tomu, že sú rovnaké, v závislosti od krajiny, ktorá ho vyrobila. Takže najobľúbenejšie kompozície rôznych typov strelného prachu sú:

Čierny prášok: 75 % dusičnanu draselného, ​​15 % uhlíka a 10 % síry.

Hnedý alebo hnedý prášok: 78 % ledku, 19 % červeného uhlíka a 39 % síry.

Biely prášok (prášok bez dymu). Skladá sa z veľmi energetických látok, najmä nitrocelulózy alebo nitrocelulózy zmiešanej s nitroglycerínom. Existuje veľa typov:

  • Jednoduchá základňa. Zložený z nitrocelulózy
  • Dvojitá základňa. Skladá sa z nitrocelulózy a nitroglycerínu.
  • Trojitá základňa. Skladá sa z nitrocelulózy, nitroglycerínu a nitroguanidínu.

Bleskový strelný prach. Jeden z jeho najbežnejších variantov je zložený z chloristanu alebo manganistanu draselného a práškového hliníka.

Použitie strelného prachu

S strelným prachom môžete vyrábať strelivo do strelných zbraní.

Pušný prach sa v súčasnosti používa na:

  • Výroba streliva do strelných zbraní, delostrelectva, bômb, mín a iných nástrojov vojnového charakteru.
  • Výroba ohňostrojov (ohňostrojov) na oslavy a dekoratívne účely.
  • Vyrábať rozbušky a iné nástroje na riadenú demoláciu budov a štruktúry.

Význam strelného prachu

Pušný prach spôsobil revolúciu vo svete. Podnietilo to novú éru vojny so strelnými zbraňami, ktorá navždy zmenila spôsob, akým rozumieme strelným zbraniam. vojna. Okrem toho umožnil zrod štúdia výbušnín, ktoré okrem bezprostredných zbrojárskych účelov slúžili napríklad aj na pestovanie leteckého priemyslu.

Výroba strelného prachu

Spaľovanie strelného prachu je priamo závislé od veľkosti jeho zrnitosti.

Na výrobu strelného prachu musia byť zložky (ľarok, uhlie a síra) rozdrvené a rovnomerne zmiešané postupom, ktorý sa predtým robil ručne, ale ktorý sa neskôr dal mechanizovať pomocou lisov poháňaných Voda, napríklad. Prísady sa musia rozdrviť na viac-menej jemný prášok, pretože jeho spaľovanie priamo závisí od veľkosti jeho granulátu.

Postupy, metódy výroby a manipulácie s strelným prachom sa menili, keď sa získaval ďalší. vedomosti o tejto zmesi. Zmes sa napríklad pôvodne prepravovala z miesta výroby na miesto, kde sa mala použiť, čo bolo veľmi nebezpečné z dôvodu riziko výbuchu údermi alebo zmenami teploty. Neskôr však začali komponenty prepravovať oddelene a miešali sa na mieste, kde sa mala zmes použiť (strelný prach).

Ďalším problémom bola veľkosť zŕn získaných v procese mletia. Spočiatku boli zrná veľmi jemné, čo spôsobilo, že boli v zmesi veľmi spojené (nahromadené, ako sa to stáva napríklad pri múke). Tým to nestačilo vzduchu medzi zrnami, pretože rýchlosť horenia bola pomalá a nerovnomerná.

Na vyriešenie tohto problému sa do zmesi pridala voda, aby sa získala homogénna pasta, ktorá sa potom vysušila a nakrájala na zrná rôznych veľkostí. Potom sa pomocou sita oddelili zrná podľa ich rôznych veľkostí. Najmenšie zrná boli použité pre zbrane menšieho kalibru (keďže spaľovanie je rýchlejšie) a tie väčšie pre zbrane väčšieho kalibru (napríklad kanóny).

Čierny prach sa napríklad v európskych zbraniach 15. a 16. storočia spotreboval príliš rýchlo, čo je ďalší dôvod, prečo sa začal vyrábať v jednotných, ale väčších zrnách.

Dnešné pušné prachy sa vyrábajú z nitrocelulózy (jednosýtna) alebo nitrocelulózy a nitroglycerínu (dvojsýtna), čo si vyžaduje dusenie rastlinnej celulózy a jej úpravu rozpúšťadlá kým sa nezíska tenký plát, ktorý sa potom nareže na malé kúsky, ktoré sa potom vysušia a pripravia na spaľovanie.

Riziká strelného prachu

Pušný prach je napriek pyrotechnickému použitiu nebezpečným materiálom. K jeho horeniu v závislosti od veľkosti jeho zŕn môže dôjsť iskrou, trením alebo nárazom, čo si vyžaduje opatrné zaobchádzanie, najmä vo veľkých množstvách. Výbuchy strelného prachu môžu spôsobiť zranenia, úmrtia a materiálne škody, najmä ak k nim dôjde nekontrolovaným spôsobom.

Okrem toho mnohé z vedľajších zložiek vznikajúcich pri spaľovaní sú v prírode znečisťujúce, takže zneužívanie strelného prachu môže ovplyvniť vzhľad kyslé dažde alebo zhoršiť kvalitu ovzdušia.

Ohňostroje

Pyrotechniku ​​vynašli Číňania na mierové účely.

Pyrotechnika je tiež vynálezom Číňanov, ktorí používali pušný prach na mierové účely, na zábavu, až kým neboli nútení vynájsť strelné zbrane, aby odrazili mongolských útočníkov. Dokonca aj dnes sa pušný prach používa na tieto účely, najmä vo významných dátumoch, ako je koniec roka.

Pyrotechnické zariadenia sa vo všeobecnosti skladajú zo zmesi strelného prachu a iných látok ktoré sú zodpovedné za produkciu určitých farieb, hluku a výparov. Napríklad pri ohňostrojoch farby Vyrábajú sa prítomnosťou solí, ktoré v závislosti od katiónu, ktorý majú, budú mať určitú farbu:

  • Žltá. Sodné soli (Na).
  • Oranžová. Soli železa (Fe).
  • Zelená. Soli medi (Cu).
  • Červená. Soli stroncia (Sr).
  • Biely. Soli hliníka (Al) a horčíka (Mg).
  • Jablkovo zelená. Soli bária (Ba).
  • Jemná červená. Lítiové soli (Li).

Existujú však aj špecializované formy pyrotechniky, ako sú svetlice používané pri záchranných či signalizačných misiách, ale aj v boji proti krupobitiu či pri osvetlení určitých priestorov.

Strelné zbrane

Vynález strelných zbraní by nebol možný bez objavu pušného prachu a siaha až do čias čínskych dynastií z 10. a 11. storočia, ktoré prispôsobovali na streľbu železom vystužené bambusové rúry. kovové kusy mongolským útočníkom. Predtým už vyvinuli značné množstvo podobných zbraní, ako sú bomby, rakety a plameňomety.

Strelné zbrane prišli na Západ v priebehu niekoľkých nasledujúcich storočí a poskytli národov Európania majú výhodu nad ostatnými nepriateľskými národmi, ako je to v prípade invázie Amerika v priebehu 15. storočia. Odvtedy sa jeho vývoj a zdokonaľovanie nezastavilo, rovnako ako jeho využitie vo vojne po celom svete.

Okrem toho sa používajú pri love, pretože uľahčuje prácu a umožňuje väčšiu vzdialenosť streľby a v disciplín športová streľba na terč.

V histórii ľudstva nesmie existovať taký smrtiaci vynález ako strelné zbrane.

!-- GDPR -->