אבק שרפה

אבק השרפה הוא חומר בעירה שהומצא, ככל הנראה, על ידי הסינים במאה ה-9. עם זאת, קיימים אזכורים לשימוש בחומר דמוי אבק שרפה בתקופות מוקדמות יותר. האזכור הראשון ביותר לאבק שרפה הופיע בשנת 142 לספירה על ידי האלכימאי הסיני וויי בוייאנג, שכתב על חומר עם תכונותיו של אבק שרפה. בספרו "קרבת השלוש" (ספר טאואיסטי בנושא אלכימיה) הוא תיאר תערובת של שלוש אבקות אשר "עפה ורוקדת" בפראות כאשר מציתים אותה. למרות שלא ניתן לדעת האם הוא אכן התייחס לאבק שרפה, אין בנמצא חומרי נפץ אחרים שהם תערובת של שלוש אבקות. כבר במאה ה-10 השתמשו הסינים ברומח אש עבור מטרות צבאיות. במאה ה-13 גילו גם האירופים את הפוטנציאל ההרסני הגלום באבקה והשתמשו בה למטרות צבאיות, תותחים ורובים. המקור להגעת הטכנולוגיה לאירופה ולארצות ערב הוא ככל הנראה באימפריה המונגולית, ששיא פריחתה היה באמצע המאה ה-13, ושטחה כלל חלקים מאירופה ומהמזרח התיכון. ישנם סוגים שונים ומגוונים של אבקות שרפה. במשפחה זו נכללים חומרים דליקים המשחררים בעת בעירתם אור, חום וגזים. אבק השרפה השחור (אבש"ש) הוא הראשון מבין הסוגים השונים של אבקות השרפה. עד לאמצע המאה ה-19 השתמשו באבק השרפה למטרות שעשוע (זיקוקין די-נור) ולמטרות צבאיות. במחצית השנייה של המאה ה-19 הופסק השימוש הצבאי באבק השרפה השחור ובמקומו הגיע האבש"ר (אבק שרפה נטול עשן). אבק השרפה השחור משמש בעיקר בתחום הפירוטכניקה. אבק השרפה השחור מכיל גופרית, אבקת פחם (התורמת את הפחמן לתהליך הבעירה) ואשלגן חנקתי המשמש כמחמצן של התערובת. באופן פשטני, ניתן לנסח את תגובת השרפה כך: 2(KNO3) + S + 3C → K2S + N2 + 3(CO2) ניסוח מדויק יותר, אם כי עדיין פשטני, הוא כדלהלן: 10(KNO3) + 3S + 8C → 2K2CO3 + 3K2SO4 + 6CO2 + 5N2 תוצרי הבעירה מלמדים כי אין מדובר בתגובה פשוטה. תוצרי הבעירה של אבק שרפה שחור הם כ־55.91% מוצקים (לרבות אשלגן פחמתי, אשלגן גופרתי, גופרית, אשלגן חנקתי ופחמן); 42.98% תוצרים גזיים (בהם פחמן דו-חמצני, חנקן, פחמן חד-חמצני, מימן גופרתי, מימן ומתאן); 1.11% מים. היחס האופטימלי ליצירת אבק שרפה שחור הוא 74.64% אשלגן חנקתי, 13.51% אבקת פחם ו-11.85% גופרית (במסה). התקן הנפוץ ביותר בקרב יצרני חומרים פירוטכניים מכיל 75% אשלגן חנקתי, 15% אבקת פחם ו-10% גופרית. סוג הפחם הטוב ביותר הוא פחם שיוצר מעץ ערבה, אך ניתן גם לעשות שימוש בפחם אורן, אלון, צפצפה, שזיף או אדר. איכות אבקת השרפה נמדדת על פי מהירות שריפתה, זו תלויה בסוג הפחם וגודל גרגירי האבקה. גודל גרגירי האבקה הוא גורם חשוב מאוד במהירות השרפה. בין הגרגירים ישנם מרווחי אוויר שבהם הגזים יכולים לעבור ולהצית עוד מהתערובת בצורה מהירה יותר. ערך מורחב – אבק שרפה נטול עשן אבק שרפה נטול עשן (אבש"ר) מורכב בעיקר מניטרוצלולוזה ומניטרוגליצרין, אינו מייצר עשן בזמן בעירתו, יכול לפתח לחצים גבוהים ביותר ובעל מקדם איכות נמוך. משתמשים בו בעיקר בתחום הצבאי, כחומר הודף בתחמושת רובים ואקדחים. בתחילת המאה החמש-עשרה התגלה מתכון לתרכובת אבק-שרפה גבישי (Corned-powder), אשר מתכלה לאט יותר. לתרכובת זו היה פוטנציאל ליצור אנרגיית פיצוץ חזקה. המתכון וההוראות לייצור תרכובת גבישית נכתבו לראשונה בספר "עבודה עם אש" ("Feuerwerkbuch"), אשר יצא לאור אחרי שנת 1411 בנירנברג. אופן הכנת התרכובת הגבישית היה: כתישת שלושת הרכיבים הבסיסיים והוספת אלכוהול, על מנת להפכה למשחה. לאחר מכן המשחה יובשה ונדחסה לכדי גביש מוצק. את הגביש ניתן היה לאחסן ולכתוש לפירורים בהתאם לצורך. בנוסף, השיטה עזרה לאבק שרפה לספוח פחות אדי מים מהאוויר והיא נשמרה לאורך זמן רב יותר כתוצאה מכך. לתרכובת האבק-שרפה הגבישית היו שלושה יתרונות נוספים פרט לעוצמת פוטנציאל הפיצוץ המוגדל. היא הייתה חסכונית, משום שאפשרה להפחית בכמות המְלֵחַת, אשר נחשב ליקר מבין הרכיבים; ניתן היה לנייד אותה בקלות וכן לאחסן אותה לזמן ארוך יותר.. במאה ה-16 אחד ממקורות אבק השרפה היה גואנו - צואת עטלפים. אוניות של המעצמות יצאו לאיים (בעיקר באזור דרום מזרח הודו) והביאו את החומר היבש לאירופה. במהלך המסע חלו רבים מאנשי האניות במחלות זיהומיות עקב המגע עם פרש הציפורים. עד מלחמת העולם הראשונה אחד הרכיבים בייצורו של קורדיט (סוג של אבקת שרפה ללא עשן) היה אצטון טבעי. ד"ר חיים ויצמן, כימאי נודע באותם ימים, המציא שיטה לייצור אצטון בתהליך ביוטכנולוגי, כך שהבריטים ובני בריתם יכלו להילחם באימפריה האוסטרו-הונגרית, בגרמנים ובאימפריה העות'מאנית. באחסנת אבק השרפה מתמודדים עם שלוש בעיות: על האבקה להישאר יבשה ומוכנה לשימוש, יש למנוע פגיעה חיצונית בחומר בידי אויבים ויש למנוע את הנזק במקרה של תקלה ופיצוץ. בעקבות פיצוץ מחסן אבק השרפה בעיר לוצרן ב-1701, הוחלט לחלק את חומר הנפץ בין שני מגדלי אחסנה. ב-1751 גרם פיצוץ של כמה חביות אבק שרפה בעיר לבוב, כנראה כתוצאה מרעידת אדמה, למותם של 36 אנשים, ביניהם אשתו ובתו של מנהיג היהודים בעיר הרב יעקב יהושע פלק (פני יהושע). אבק השרפה מאוחסן כחלק מהתחמושת אותה הוא מרכיב, ב"בונקרים" - מחסנים תת-קרקעיים ששכבת האדמה ולפעמים גם מתכת ובטון אמורים לספוג הן את הפגיעות החיצוניות מידי האויב, והן את ההדף במקרה שמחסן כזה אכן יוצת, ובכך למנוע נזק לסביבה. התחמושת עצמה בדרך כלל אטומה ללחות ומים, ושמורה בארגזים אטומים, ובהם סיליקה ג'ל לספיחת הלחות. חומר נפץ מדיה וקבצים בנושא אבק שרפה בוויקישיתוף השימוש באבק שרפה בסין ד"ר אבי סאייג, הכימיה של אבק השרפה השחור, באתר של מכון דוידסון לחינוך מדעי, 26 בדצמבר 2018 technology/gunpowder, technology/corned-powder אבק שרפה, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית) אבק שרפה, דף שער בספרייה הלאומית Bert S. Hall, Weapons and Warfare in Renaissance Europe: Gunpowder, Technology, and Tactics, Baltimore: Johns Hopkins University Press, 1997 הספר אבקת שרפה חמרי נפץ והמדינה המתאר את התפתחות המדינות והטכנולוגיה סביב כוח ההרג של חומרי הנפץ The Pulver (Powder) Tower - Luzern