Thuốc súng
Thành phần và đặc điểm

Thuật ngữ bột đen được dùng vào cuối thế kỷ 19, chủ yếu ở Hoa Kỳ, để phân biệt các công thức thuốc súng trước đây với các loại bột không khói mới và bột bán không khói. Bột bán không khói có đặc tính khối lượng lớn xấp xỉ bột đen, nhưng đã giảm đáng kể lượng khói và các sản phẩm đốt. Bột không khói có đặc tính cháy khác nhau (áp suất theo thời gian) và có thể tạo ra áp suất cao hơn và công việc trên mỗi gam. Điều này có thể phá vỡ các vũ khí cũ chỉ được thiết kế cho bột đen. Bột không khói có màu từ nâu nâu đến vàng và đến trắng. Hầu hết các loại bột bán không khói số lượng lớn đã ngừng sản xuất vào thập niên 1920.
Bột đen là hỗn hợp dạng hạt của
Nitrat, điển hình là kali nitrat (KNO3), cung cấp oxy cho phản ứng;
Than củi, cung cấp cacbon và nhiên liệu khác cho phản ứng, được đơn giản hóa là cacbon (C);
Lưu huỳnh (S), trong khi cũng đóng vai trò là nhiên liệu, làm giảm nhiệt độ cần thiết để đốt cháy hỗn hợp, do đó làm tăng tốc độ đốt cháy.
Kali nitrat là thành phần quan trọng nhất về cả số lượng lớn và chức năng vì quá trình đốt cháy giải phóng oxy từ kali nitrat, thúc đẩy quá trình đốt cháy nhanh chóng các thành phần khác. Để giảm khả năng đánh lửa ngẫu nhiên do tĩnh điện, các hạt bột màu đen hiện đại thường được phủ bằng than chì, ngăn ngừa sự tích tụ của tĩnh điện.
Than không bao gồm cacbon tinh khiết; thay vào đó, nó bao gồm cellulose bị nhiệt phân một phần, trong đó gỗ không bị phân hủy hoàn toàn. Cacbon khác với than thông thường. Trong khi nhiệt độ tự bốc cháy của than tương đối thấp thì của cacbon lớn hơn nhiều. Do đó, một chế phẩm bột màu đen có chứa cacbon tinh khiết sẽ đốt cháy tương tự như đầu que diêm.
Thành phần tiêu chuẩn hiện tại cho các loại bột đen được sản xuất bởi các kỹ thuật viên pháo hoa đã được áp dụng từ năm 1780. Tỷ lệ theo trọng lượng là 75% kali nitrat (được gọi là diêm tiêu, saltpeter hoặc saltpetre), than gỗ mềm 15% và lưu huỳnh 10%. Các tỷ lệ này đã thay đổi qua nhiều thế kỷ và theo quốc gia, và có thể được thay đổi phần nào tùy thuộc vào mục đích của bột. Ví dụ, các loại năng lượng của bột đen, không phù hợp để sử dụng trong vũ khí nhưng đủ để nổ đá trong các hoạt động khai thác đá, được gọi là bột nổ thay vì thuốc súng với tỷ lệ tiêu chuẩn 70% nitrat, than 14% và lưu huỳnh 16%; bột nổ có thể được thực hiện với natri nitrat rẻ hơn thay thế cho kali nitrat và tỷ lệ có thể thấp đến 40% nitrat, 30% than củi và 30% lưu huỳnh. Năm 1857, Lammot du Pont đã giải quyết vấn đề chính là sử dụng các công thức natri nitrat rẻ hơn khi ông cấp bằng sáng chế bột nổ DuPont "B". Sau khi sản xuất ngũ cốc từ bánh ép theo cách thông thường, quy trình của ông đã làm giảm bột với bụi than chì trong 12 giờ. Điều này hình thành một lớp phủ than chì trên mỗi hạt làm giảm khả năng hấp thụ độ ẩm.
Cả việc sử dụng than chì và natri nitrat đều không mới. Ngô thuốc súng bóng với than chì đã là một kỹ thuật được chấp nhận vào năm 1839, và bột nổ dựa trên natri nitrat đã được sản xuất ở Peru trong nhiều năm bằng cách sử dụng natri nitrat khai thác tại Tarapacá (nay thuộc Chile). Ngoài ra, vào năm 1846, hai nhà máy đã được xây dựng ở phía tây nam nước Anh để tạo ra bột nổ bằng cách sử dụng natri nitrat này. Ý tưởng có thể đã được đưa ra từ Peru bởi những người khai thác từ Cornwall trở về nhà sau khi hoàn thành hợp đồng của họ. Một đề xuất khác là đó là William Lobb, một nhà thực vật học, người đã nhận ra khả năng của natri nitrat trong chuyến đi của mình tới Nam Mỹ. Lammot du Pont hẳn đã biết về việc sử dụng than chì và có lẽ cũng biết về các nhà máy ở phía tây nam nước Anh. Trong bằng sáng chế của mình, ông thận trọng tuyên bố rằng yêu cầu của mình là kết hợp than chì với bột dựa trên natri nitrat, chứ không phải cho một trong hai công nghệ riêng lẻ.
Bột chiến tranh của Pháp năm 1879 đã sử dụng tỷ lệ 75% diêm tiêu, 12,5% than, 12,5% lưu huỳnh. Bột chiến tranh của Anh năm 1879 đã sử dụng tỷ lệ 75% diêm tiêu, 15% than, 10% lưu huỳnh. Các tên lửa Congreve của Anh đã sử dụng 62,4% diêm tiêu, 23,2% than và 14,4% lưu huỳnh, nhưng thuốc súng Mark VII của Anh đã được đổi thành 65% diêm tiêu, 20% than và 15% lưu huỳnh. Giải thích cho sự đa dạng trong công thức liên quan đến việc sử dụng. Bột được sử dụng cho tên lửa có thể sử dụng tốc độ đốt chậm hơn vì nó tăng tốc đạn trong thời gian dài hơn rất nhiều trong khi bột cho các vũ khí như đá lửa, khóa nắp hoặc mai mối cần tốc độ đốt cao hơn để tăng tốc đạn trong khoảng cách ngắn hơn nhiều. Đại bác thường sử dụng bột có tốc độ cháy thấp hơn, bởi vì hầu hết sẽ nổ với bột có tốc độ cháy cao hơn.