火药

title: 说明.
content: 黑火药是用硫磺粉和木炭粉(供碳)以及硝酸钾(供氧)按照化学计量“一硫二硝三木炭”的比例(质量硝酸钾75%、硫磺10%、木炭15%)混合制成。 最佳比例应为硝酸钾74.64%,硫磺11.85%,木炭13.51%(质量比)。不过上述的75:10:15比例仍是现在的工业生产标准比例。  黑火药反应式:2KNO + S + 3C = KS + N + 3CO  产生大量的白色气体,在封闭空间中可推进要发射的物体。  此外从实验中亦有观察到该反应: 4KNO + S +7C = KS + KCO + 2N + 3CO + 3CO  黑火药在开放空间引燃只会爆燃。现代枪弹内的无烟火药不具爆炸性,在开放的空间内引燃不会爆炸仅只快速燃烧,无烟火药不属于炸药。虽然黑火药的威力不及现代的炸药,仍然属于爆炸性物品,美国交通局则因为其易燃性而列为A级高爆炸品。爆竹的制造工厂发生大爆炸的几率并不少,尤其在亚洲地区,由于具有习俗方面的需求而导致违法或非法的爆竹工厂产生。含有黑火药的完成品如烟火及模型火箭等,则被列作C级危险度,因为爆竹进入成品包装之下,黑火药需要更强大的热源才会起火爆炸。
title: 历史.
title: 炼丹家的原始火药.
title: 唐.
content: 唐初医学家孙思邈(581—682)在《丹经内伏硫磺法》中记载硝石、硫磺和炭化皂角子混合后用火点燃后能猛烈燃烧。  8世纪时中国炼丹家发明以硝石硫黄木炭为主要原料的“伏火硫黄法”:硫黄硝石各二两,研末,放在沙罐中,再将沙罐放在地坑中,四面填土,与地平,将三个皂角子,燃烧存性,用钳子逐个放入沙罐中,等到火灭之后,在罐口加木炭三斤,煅烧,到炭消三分之一,去余火,冷收之。用伏火法煅烧出来的物质,虽然还不是火药,但已经开始将硝石,硫黄,和木炭一同煅烧了。  唐元和三年(808年)炼丹家清虚撰的《太上圣祖金丹秘诀》记载了“伏火矾法”:以硫黄二两硝石二两,马兜铃三两半,研末,拌匀,入罐,放入地坑中与地平,将弹子大小的烧红的木炭,放入罐内,烟起,用湿纸四五重复盖,再用两块砖压上,用土掩埋”。伏火矾法比伏火硫黄法前进了一大步,伏火硫黄法的硝石硫黄混合物,因没有碳素,燃烧过程容易被融化的硫黄中断,为了补救,放入皂角子,使燃烧继续进行。伏火矾法则将硝石,硫黄,含碳的马兜铃一同混合,成为原始火药。  成书于9世纪中叶至五代的《真元妙道要略》(一说郑思远所著)记载:“有以硫磺、雄黄合硝石并蜜烧之,焰起,烧手面及烬屋舍者。”
title: 炼丹家对硝石硫黄化学性质的研究.
content: 魏晋南北朝《三十六水法》记载32个包含硝石的丹方。魏伯阳的《周易参同契》记载硫黄和水银的化合实验。陶弘景《本草经集注》首创用火焰的颜色辨别硝石的方法:“强烧之,紫青烟起,云是真消石也”。
title: 火药的发明.
content: 火药是中国古代四大发明之一。英国传教士麦都思指出:“中国人的发明天才,很早就表现在多方面。中国人的四大发明(造纸术、指南针、火药、印刷术),对欧洲文明的发展,提供异乎寻常的推动力”。恩格斯在1857年发表的《炮兵》中写道:“在中国,还在很早的时期就用硝石和其他引火剂混合制成了烟火药,并把它使用在军事上和盛大典礼中”。  硝石是火药的关键构成之一,火药配方最早在公元9世纪晚唐时期的炼丹书籍中就有记载。  公元904年,杨行密军围攻豫章(今江西南昌),部将郑璠命所部“发机飞火,烧龙沙门,率壮士突火先登入城,焦灼被体”,这是火药最早使用于军事记载,最早的火药武器则出现在五代时期的敦煌壁画。
title: 影响.
content: 北宋《太平玉览》引《范子叶然》的记载,春秋时代有一位范子然说“硝石出陇道”。南朝梁陶弘景《名医别录》记载“扑硝生益州,......色青白者佳”,“硝石生益州及武都,陇西,西<unk>”,“硝石,味辛,大寒无毒,主治十二经中百二十疾。天地至神之物”。唐苏敬等编《新修本草》记载“朴硝今出益州北部汶山郡,生山崖上,色青白,亦杂黑斑”。东汉《神农本草经》记载“消石,味苦寒,主五脏积热,胃涨闭,涤去蓄结饮食,推陈致新,除邪气”。 北宋《武经总要》的三种火药方含硝量50%、48.5%、38.5%,均低于基本的黑火药含硝量(75%)。此外,在金人统治下的西安附近曾出土了火药石,据研究含硝量为60%,比北宋《武经总要》要高。  1044年《武经总要》中作者曾公亮、丁度和杨惟德已经记载三种复杂的火药配方,和利用火药制造霹雳火球、铁嘴火鹞等炸弹。  “<unk>藜火球......火药法:用硫黄一斤四两,焰硝二斤半,粗炭末五两,沥青二两半,干漆二两半,捣为末;竹茹一两一分,麻茹一两一分,剪碎,用桐油、小油各二两半,蜡二两半,熔汁和之。外傅用纸十二两半,麻一十两,黄丹一两一分,炭末半斤,以沥青二两半,黄蜡二两半,熔汁和合,周涂之......”。  此火药方含硝石,硫黄,含碳物的比例为50%:25%:25%”。  “火球......火药法:晋州硫黄十四两,窝黄七两,焰硝二斤半,麻茹一两,干漆一两,砒黄一两,定粉一两,竹茹一两,黄丹一两,黄蜡半两,清油一分,桐油半两,松脂一十四两,浓油一分......”。  其中硝石,硫黄,含碳物的比例为50.6%:26.6%:22.8%”。  毒烟球“火药法”:“球重五斤。用硫磺十五两、焰硝一斤十四两、草乌头五两、芭豆五两、狼毒五两、桐油二两半、小油二两半、木炭末五两、沥青二两半、砒霜二两、黄蜡一两、竹茹一两一分、麻茹一两二分,捣合为球,贯之以麻绳一条长一丈二尺,重半斤为弦子。更以故纸一十二两半,麻皮十,沥青二两半,黄蜡二两半,黄丹一两一分,炭末半斤,捣合涂傅于外。若其气熏人,则口鼻血出。"  其中硝石,硫黄,含碳物的比例为49.06%:24.8%:26.6%”。  武经总要中还记述,使用火药为兵器,以火箭和投石机搭载的炸弹形式出现。  1232年,南宋寿春县有人发明竹筒火枪,被使用来发射瓦土弹头。南宋陈规著《守城录》已记载有铜铁制成的火炮。  现时找到最古早的金属制大炮约制作于1323年。但是元朝(1279年～1368年)之前的蒙古人有使用大炮来对抗当时的俄罗斯人,当时欧洲的罗吉尔·培根于1248年就有记载于其著作中。  1240年前后,阿拉伯人从中国获得到火药的知识,称来自东方的硝石为“中国雪”,他们还知道烟花爆竹,称之为“中国花”,又称火箭为“中国箭”。  在1304年阿拉伯人亦将黑火药应用在军事上,放在竹或铁制的管内,以射击箭枝。  一直到19世纪为止,黑火药都是唯一知道存在的推进燃料以及炸药。  欧洲方面,最早有大炮的纪录则为1313年于比利时根特市出口的大炮。而于14世纪中期,不论是中国还是欧洲的文献也有非常多的大炮使用纪录。其实火药中只有三种成分是有用的,亦是最先明白主要有效成分为硝酸钾。  无论是欧洲还是中国,制作火药兵器的最大问题,还是难以生产能够承受火药爆炸力的炮管/枪管。所以欧洲亦有传说中国只使用火药来作烟火和炮仗。事实是13、14世纪以后,中国还是有大量使用大炮和火箭。例如北京的矮厚城墙,作用就是用来防御炮击的。而明朝(公元1368～1644年)的首都亦在1421年由南京移往北京,相传就是因为南京附近的山脉都是极佳的侵入者对南京炮击地点。值得注意的是当时的明朝军队已经会步、炮(枪)、骑配合,并在一些战争中使用过三线战法。  根据日本的纪录表示,在葡萄牙人在1543年于种子岛登陆(或应说是撞船意外)前,日本并没有(或已失传)手持的火药兵器。而元朝大量使用火药似乎就是使火药兵器兴起的原因,不过之间仍偶有使用旧式攻城器械如投石机。  而在欧洲,15～17世纪则是火药兵器获得大量发展的时代。因为冶金术的进步,使得手持火药兵器逐渐改良。而火炮的技术亦渐渐超越由中国传入的技术。这些火炮技术则在后来由耶稣会的传教士传回至中国,而这些传教士亦被当时(明末清初)的皇帝任命为制作大炮的负责人。例如,清朝初年三藩之乱时,康熙皇帝便命令当时任时于钦天监的耶稣会教士南怀仁,制造大量新式火砲,以对付自云南起乱的吴三桂,其中最为有名的火砲称作「武成永固大将军砲」,这是一种铜砲,重3公吨、砲长310公分、口径12.5公分、用药5斤、生铁砲子10斤。  17世纪后期,欧洲的黑火药亦用在和平用途上,例如采矿,筑路等。  于19世纪中后期,因为发明了无烟火药、硝酸甘油以及硝化纤维(硝酸绵)等炸药和发射药,而使得黑火药被这些炸药所取代。黑火药被用作和平用途,例如烟火、鞭炮等。
title: 优缺点及现代应用.
content: 黑火药具有优点是其成分广为人知,材料容易集齐并很廉价。虽然在十九世纪出现了更适合的爆炸物,但仍然要很久才代替其在应用上统治地位。  另一优点是纯正黑火药的燃点较适中,用火花就会烧起来,远低于专用的高燃点安全炸药(即使温火烧也不会爆),但又高于低燃点起爆药(只需要打击便会爆),所以现代军事或爆破中,黑火药也被用在点火装药和导火索或引信装药中。  缺点是作为炸药又威力不足,这是因为爆速偏慢所以需要在封密的容器内引爆而不方便。而作为发射子弹的用时又会产生过多的白烟和残渣,所以现代通常被专用的发射药和炸药代替。  综合黑火药的优缺点,加上有时是需要多烟的特性,所以现在主要用来做烟火、定时引信、信号、爆竹、发烟剂、礼炮及军事演习时为了观察炸弹著点准确度的演习炸弹装药。  还有便是供仿古的前膛上弹枪支的发射药使用。

Summary: 火药,又名黑火药,是一种早期的炸药,直到17世纪中叶都是唯一的化学爆炸物。火药一般由硫磺、木炭和硝石(硝酸钾)混合而成,其木炭是作为燃料,而硫磺和硝石作为氧化剂。由于火药的燃烧特性和能大量产生气体和热量,火药被广泛用作枪械中的发射药和烟火中的。