serbuk mesiu

Kimia

2022

Kami menerangkan apa itu serbuk mesiu, bagaimana ia dicipta dan akibatnya. Jenis-jenis barut, komposisi dan kegunaan.

Serbuk mesiu adalah bahan letupan pertama yang diketahui dalam sejarah.

Apa itu barut?

Serbuk mesiu adalah campuran bahan dengan sifat deflagrating. Deflagrasi ialah sejenis pembakaran pantas (pengoksidaan pantas) yang menghasilkan nyalaan, yang merebak secara perlahan (tetapi lebih cepat daripada pembakaran biasa) melalui resapan terma (suatu fenomena yang terdiri daripada pergerakan daripada zarah disebabkan oleh variasi suhu).

Deflagrasi ialah letupan subsonik, yang berkembang pada kelajuan yang lebih perlahan daripada letupan bunyi (343.2 m / s). Sebaliknya, terdapat letupan supersonik (letupan), yang menghasilkan gelombang ekspansif, iaitu gelombang tekanan yang bergerak lebih cepat daripada bunyi dan meninggalkan ketinggalan tindak balas kimia.

Terdapat pelbagai jenis serbuk mesiu, tetapi secara amnya dengan nama itu kita merujuk kepada serbuk hitam, bahan letupan pertama yang diketahui di dunia. sejarah. Hari ini terdapat bentuk lain yang dikurniakan dengan pengeluaran asap rendah dan prestasi yang lebih tinggi, sejak jenis tindak balas kimia daripada pembakaran yang mencirikan mereka.

Ciptaan serbuk mesiu

Secara paradoks, serbuk mesiu dicipta di China, tetapi sebagai akibat tidak sengaja daripada pencarian Taoisme untuk ramuan keabadian. Pelbagai teori mengenai pembakaran lada garam (campuran kalium nitrat (KNO3) dan natrium nitrat (NaNO3)) dan pada sulfur dalam teks Alkimia Cina 492 AD. C. mencadangkan mereka sebagai akhirnya bahan-bahan menyucikan (maka namanya: pinyin, "Ubat kebakaran"), walaupun sifat pembakarnya yang benar-benar membuat perubahan.

Dalam perjuangan mereka menentang Mongol, tentera China menggunakan senjata api: roket, bom, dan penyembur api primitif, kebanyakannya berpindah ke tangan Mongol yang menang dan akhirnya orang lain di Timur Tengah dan tempat lain. Eropah. Pertempuran pertama di mana orang barat menghadapi tentera Mongol yang membawa senjata api ialah Pertempuran Mohi di mana Kerajaan Hungary dikalahkan oleh Tatar dan Mongol yang menyerang.

Akibat penemuan serbuk mesiu

Meriam pertama dalam sejarah digunakan oleh Mamluk Uthmaniyyah pada tahun 1260.

Penemuan serbuk mesiu selamanya akan mengubah seni ketenteraan manusia, memberikan dunia keseimbangan baharu boleh, kerana tentera yang bersenjatakan serbuk mesiu jauh lebih berkesan daripada yang dibekalkan dengan senjata jarak dekat, dan memiliki lebih banyak kapasiti kerosakan daripada anak panah, lembing dan senjata rejam yang lain.

Malah, penggunaan serbuk mesiu dan bahan letupan membolehkan kemunculan rangkaian alat yang baru peperangantermasuk meriam, skuad perobohan, bom, lombong, dan senjata raifal dan pistol yang besar dan pelbagai. Sebagai contoh, meriam pertama dalam sejarah digunakan oleh Mamluk Uthmaniyyah pada Pertempuran Ain Jalut pada tahun 1260.

Jenis-jenis barut

Kita boleh mengenal pasti jenis barut berikut:

  • Serbuk hitam. Ia adalah yang tertua dan yang pertama dicipta. Secara umum, apabila merujuk kepada serbuk mesiu, ia merujuk kepada serbuk hitam. Ia mempunyai tindak balas yang cepat dan kuat dan ia menghasilkan banyak asap. Selepas bertindak balas, ia meninggalkan banyak sisa dalam paip senjata api, yang menyebabkan kemerosotan.
  • serbuk mesiu coklat. Dicipta pada tahun 1880 daripada penggunaan arang merah dan kuantiti yang lebih banyak garam, ia mencapai pembakaran yang lebih perlahan dan dengan sisa yang kurang menghakis. Namun, ia tidak pernah digunakan banyak kerana serbuk putih keluar tidak lama kemudian.
  • Serbuk putih. Juga dipanggil serbuk mesiu tanpa asap atau serbuk mesiu pyroxylated, ia mempunyai kebanyakan komponen gas hasil daripada pembakaran (hasil nitroselulosa), jadi ia tidak meninggalkan jumlah sisa yang sama seperti serbuk hitam. Atas sebab itu, ia menggantikannya dengan senjata api. Apabila anda menyebut serbuk tanpa asap, ini tidak bermakna langsung tiada asap yang dihasilkan semasa letupan, tetapi ia adalah lebih kurang daripada menggunakan serbuk hitam.
  • serbuk mesiu kilat. Baru-baru ini dicipta, ia dicipta untuk menjana ringan perlu untuk fotografi primitif (maka namanya), kerana ia mempunyai bahan tambahan aluminium yang, apabila pembakaran berlaku, teroksida dan menghasilkan lebih banyak cahaya.

Komposisi kimia serbuk mesiu

Komposisi serbuk mesiu berbeza-beza mengikut jenis serbuk mesiu berkenaan. Di samping itu, komposisi serbuk mesiu selalunya juga berbeza-beza mengikut negara di mana ia dikeluarkan, iaitu, jenis barut yang sama boleh mempunyai berbeza. perkadaran komponennya, walaupun sama, bergantung kepada negara yang mengeluarkannya. Jadi, komposisi paling popular pelbagai jenis serbuk mesiu ialah:

Serbuk hitam: 75% kalium nitrat, 15% karbon dan 10% sulfur.

Serbuk perang atau perang: 78% peter garam, 19% karbon merah dan 39% sulfur.

Serbuk putih (serbuk tanpa asap). Ia terdiri daripada bahan yang sangat bertenaga, terutamanya nitroselulosa atau nitroselulosa bercampur dengan nitrogliserin. Terdapat banyak jenis:

  • Asas mudah. Terdiri daripada nitroselulosa
  • Pangkalan berganda. Terdiri daripada nitroselulosa dan nitrogliserin.
  • Asas tiga kali ganda. Terdiri daripada nitroselulosa, nitrogliserin dan nitroguanidine.

serbuk mesiu kilat. Salah satu varian yang paling biasa adalah terdiri daripada kalium perklorat atau permanganat, dan serbuk aluminium.

Kegunaan serbuk mesiu

Dengan serbuk mesiu anda boleh membuat peluru untuk senjata api.

Serbuk mesiu kini digunakan untuk:

  • Menghasilkan peluru untuk senjata api, artileri, bom, lombong dan peralatan lain yang bersifat perang.
  • Menghasilkan bunga api (bunga api) untuk tujuan perayaan dan hiasan.
  • Mengeluarkan peledak dan instrumen lain untuk perobohan terkawal bangunan dan struktur.

Kepentingan barut

Serbuk mesiu merevolusikan dunia. Ia mencetuskan era baharu peperangan senjata api, mengubah cara kita memahami senjata api selama-lamanya. peperangan. Di samping itu, ia membenarkan kelahiran kajian bahan letupan, yang di luar tujuan senjata segeranya, berkhidmat, sebagai contoh, untuk memupuk industri aeronautik.

Pembuatan serbuk mesiu

Pembakaran serbuk mesiu secara langsung bergantung kepada saiz butirannya.

Untuk mengeluarkan serbuk mesiu, bahan-bahan (peter garam, arang batu dan sulfur) mesti dihancurkan dan dicampur secara seragam, dalam prosedur yang dahulunya dilakukan dengan tangan, tetapi yang kemudiannya boleh dijenterakan menggunakan penekan yang digerakkan oleh air, sebagai contoh. Bahan-bahan mesti dikisar menjadi serbuk yang lebih kurang halus, kerana pembakarannya bergantung secara langsung pada saiz butirannya.

Proses, kaedah pembuatan dan pengendalian serbuk mesiu telah berubah apabila lebih banyak diperolehi. pengetahuan tentang campuran ini. Sebagai contoh, pada mulanya campuran itu diangkut dari tempat ia dikilangkan ke tempat ia akan digunakan, yang sangat berbahaya kerana risiko letupan dengan pukulan atau perubahan suhu. Tetapi kemudian, mereka mula mengangkut komponen secara berasingan dan ia dicampur di tempat di mana campuran itu akan digunakan (serbuk bedil).

Isu lain ialah saiz bijirin yang diperoleh dalam proses pengisaran. Pada mulanya bijirin sangat halus, yang menyebabkan mereka sangat bersatu dalam campuran (bertimbun seperti yang berlaku dengan habuk tepung misalnya). Itu membuat di sana tidak mencukupi udara antara bijirin, kerana kadar pembakaran adalah perlahan dan tidak sekata.

Untuk menyelesaikan masalah ini, air ditambah ke dalam campuran untuk mencapai pes homogen yang kemudiannya dikeringkan dan dipotong menjadi butiran saiz yang berbeza. Kemudian, menggunakan ayak, bijirin diasingkan mengikut saiz yang berbeza. Butiran terkecil digunakan untuk senjata berkaliber yang lebih kecil (kerana pembakaran lebih cepat) dan yang lebih besar untuk senjata berkaliber yang lebih besar (seperti meriam).

Serbuk hitam, sebagai contoh, telah digunakan terlalu cepat dalam senjata Eropah pada abad ke-15 dan ke-16, satu lagi sebab mengapa ia mula dihasilkan dalam seragam tetapi bijirin yang lebih besar.

Serbuk barut hari ini dihasilkan daripada nitroselulosa (monobasic) atau nitrocellulose dan nitroglycerin (bibasic), yang memerlukan nitrogenasi selulosa sayuran dan rawatannya dengan pelarut sehingga diperoleh helaian nipis yang kemudiannya dipotong menjadi kepingan kecil yang kemudiannya dikeringkan dan disediakan untuk pembakaran.

Risiko serbuk mesiu

Serbuk mesiu, walaupun menggunakan piroteknik, adalah bahan berbahaya. Pembakarannya, bergantung pada saiz butirannya, boleh berlaku dengan percikan api, dengan geseran atau dengan perkusi, yang memerlukan pengendalian yang teliti, terutamanya dalam kuantiti yang banyak. Letupan serbuk mesiu boleh menyebabkan kecederaan, kematian dan kerosakan material, terutamanya apabila ia berlaku dalam cara yang tidak terkawal.

Di samping itu, banyak komponen yang dihasilkan secara sampingan dalam pembakaran adalah mencemarkan alam semula jadi, jadi penyalahgunaan serbuk mesiu boleh mempengaruhi penampilan hujan asid atau merosot kualiti udara.

Bunga api

Piroteknik dicipta oleh orang Cina untuk tujuan keamanan.

Piroteknik juga merupakan ciptaan orang Cina, yang menggunakan serbuk mesiu untuk tujuan damai, untuk hiburan, sehingga mereka terpaksa mencipta senjata api untuk menghalau penceroboh Mongol. Malah pada hari ini serbuk mesiu digunakan untuk tujuan ini, terutamanya pada tarikh penting, seperti akhir tahun.

Peranti piroteknik biasanya terdiri daripada campuran serbuk mesiu dan lain-lain bahan-bahan yang bertanggungjawab untuk menghasilkan warna, bunyi dan asap tertentu. Sebagai contoh, dalam bunga api warna Mereka dihasilkan oleh kehadiran garam yang, bergantung pada kation yang mereka miliki, akan mempunyai warna tertentu:

  • Kuning. Garam natrium (Na).
  • Jingga. Garam besi (Fe).
  • hijau. Garam kuprum (Cu).
  • merah. Garam strontium (Sr).
  • putih. Garam aluminium (Al) dan magnesium (Mg).
  • Hijau epal. Garam barium (Ba).
  • Merah lembut. Garam litium (Li).

Walau bagaimanapun, terdapat juga bentuk piroteknik khusus, seperti suar yang digunakan dalam misi menyelamat atau memberi isyarat, serta dalam memerangi hujan batu atau dalam pencahayaan ruang tertentu.

Senjata api

Penciptaan senjata api tidak mungkin berlaku tanpa penemuan serbuk mesiu, dan ia bermula sejak dinasti China pada abad ke-10 dan ke-11, yang menyesuaikan paip buluh bertetulang besi untuk menembak. kepingan logam kepada penceroboh Mongol. Sebelum ini mereka telah membangunkan sejumlah besar senjata serupa, seperti bom, roket dan penyembur api.

Senjata api datang ke Barat selama beberapa abad akan datang dan disediakan bangsa-bangsa Orang Eropah mempunyai kelebihan berbanding orang musuh yang lain, seperti halnya pencerobohan Amerika semasa abad ke-15. Sejak itu, pembangunan dan penambahbaikannya tidak berhenti, dan tidak digunakan dalam peperangan di seluruh dunia.

Di samping itu, ia digunakan dalam memburu, kerana ia memudahkan kerja dan membolehkan jarak menembak yang lebih besar, dan masuk disiplin sukan menembak sasaran.

Tidak boleh ada dalam sejarah manusia ciptaan maut seperti senjata api.

!-- GDPR -->