火药的发明和作用
我国把火药列为古代中华四大发明之一,跟造纸、印刷术,指南针同样,对人类科学文明的发展,都曾做过卓越的贡献。恩格斯曾明确指出:“火药和火器的采用,绝不是一种暴力行为,而是一种工业的,也就是经济的进步”(《马克思、恩格斯选集》第三卷第206页)。
时至今日,和平建设方面,火药的消耗量远大于战争的消耗。它在省时,省力上所取得的经济效益是远非其他能源所能比拟的。
在我国历史上,至迟到唐代,就有关于如何掌握硝石、硫黄、木炭三者混合使之安全燃烧的记载。不过那时的目的是为了炼丹。
硝石现名硝酸钾,受热分解放出氧气,本身是一种强氧化剂,自然界很少成矿存在。但在地面肥沃的表土中,特别是老宅、畜厩附近常含有硝,这种硝实际是钾、钠、钙、镁的硝酸盐的混合物。取土用水淋取,加上草木灰(内含碳酸钾)后过滤、蒸发、结晶,就能得到硝酸钾制品的晶体。硝酸钾投到燃着的柴薪、木炭上,燃烧会更为剧烈,所以人们又把它叫做火硝。
硫黄是硫单质的繁称,自然界有少量的天然硫,由于它色黄质脆,容易引起人们的注意,它易燃,产生刺激性气味的二氧化硫气体,能在简单情况下跟金属汞、银、铜、铁等化合,最早在炼丹术士的炼丹配方中,常常使用硫。
木柴燃烧不完全就会留下木炭,木炭比木柴更好燃烧。原始森林着火后就会留下一大片木炭,人类开始掌握用火,所用燃料中可能就混有木炭。木炭燃烧时不冒烟,火的温度高,肯定它是炼丹炉里的好燃料。
综上所述,炼丹术士的丹房里,肯定备有硝石、硫黄、木炭。当炼丹炉中烈火熊熊时,炼丹心切的术士,把它们放到火中,看看能不能出现奇迹的可能性也是很大的。在奇迹发生时,房屋着火,人被烧伤的事有之,偶尔爆炸,炉堂腾飞,器皿升空,人命归天的事也会有之。所谓炸药、火药就是在这种情况下诞生的。我们的祖先,就是用血和肉为代价发明了黑火药。在那时,谈不上化学,更没有系统的化学知识,谁也不会像十九世纪的诺贝尔那样去工作,发明黑火药,只能走我上面所说的那条路,绝不可能有什么别的捷径。
现在民间还流传着“一硝、二磺、三木炭”的说法,这一、二、三也许是黑火药中三种原料的配比,但说不清是质量比还是体积比,也许还有一是硝、二是磺、三是木炭的意思。总之这三者肯定是黑火药的主要成分,缺一不可。根据现用黑火药,其中成分的配比是多样的,“二踢脚”升空用竖药,爆炸用横药,就是配比不同造成的性能不同。从有硝、磺、炭的发生猛烈反应,到有黑火药多种多样成熟的配方,不知有多少人做了多少的实验,又有多少人付出牺牲。
这种能发火能爆炸的东西,为什么叫“药”,可能是由于硝石和硫黄,早就可以用于治病。而且由于火药,是在配制炼丹药方实践过程中形成,从炼丹术士口中,把它们称为“药”是很自然的。现在看,这样叫它也很得当,至于现用的各种炸药,都是由化工原料制成,更应该叫做“药”了。
军事上的火攻是早就被使用的战术,油脂、松香和硫黄都用于制造火器。有了火药,引爆后有更大的杀伤力,火药加强了战术力量,战争的大量需要,又促进了火药性能的改善。我国在唐末宋初,各种火药武器发展很快,在战争中广为使用。有纵火燃烧的,有爆炸伤杀的,有能形成烟幕的,有带毒能使敌方减员的,已几乎是应有尽有。
火药的发明,是我国古代劳动人民辛勤苦干的成果。随着生产的发展和各方面的需要,它又得到逐渐的完善。
恩格斯又说:“火药是从中国经过印度传给阿拉伯人,又由阿拉伯人和火药武器一道,经过西班牙传入欧洲”(《德国农民战争》),其时约在公元1225——1248年间。公元1260年,我国元朝的军队,在一次与叙利亚人的战争中被击败,被阿拉伯人缴获了大批的武器和人员。武器中包括填充了黑火药的火箭、毒火罐、火炮、震天雷等,人员中包括配火药、制造火器的工匠和使用武器的士兵。中国人发明的火药,制造的火器,毫无保留的连样品带制法一起被阿拉伯人所掌握。后来他们又在战争中,无可奈何地把这一切传给了欧洲人。
黑火药触火即燃,反应极为复杂,公认可靠的一个化学反应,其方程式表示如下:
2KNO3+3C+S=N2↑+3CO2↑+K2S
实际反应常会有碳酸钾、硫酸钾、一氧化碳等同时产生。
由于黑火药燃爆时,会产生大量气体,在密闭的容器中,这些热气体会对器壁产生很大的压强。器壁强度有限时,就会突然破裂,形成很大的爆炸破坏力。
黑火药燃烧时,产生了固体的物质硫化钾、硫酸钾、碳酸钾,它们的细粒,随着冲出的气体形成一股烟。所以黑火药属于发烟火药,与之相对,还有一类无烟火药。火药和炸药,名目繁多的品种和剂型,正为和平建设发挥作用。
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