buskruit

Chemie

2022

We leggen uit wat buskruit is, hoe het is uitgevonden en welke gevolgen het had. De soorten buskruit, samenstelling en gebruik.

Buskruit is het eerste bekende explosief in de geschiedenis.

Wat is buskruit?

Buskruit is een mengsel van stoffen met afstekende eigenschappen. Deflagratie is een soort snelle verbranding (snelle oxidatie) waarbij een vlam wordt geproduceerd die zich langzaam (maar sneller dan bij gewone verbranding) verspreidt door thermische diffusie (een fenomeen dat bestaat uit de beweging van deeltjes door de variatie van de temperatuur-).

Deflagratie is een subsonische explosie, die zich langzamer ontwikkelt dan de geluid (343,2 m/s). Aan de andere kant zijn er supersonische explosies (ontploffingen), die een expansieve golf genereren, dat wil zeggen een drukgolf die sneller gaat dan geluid en een vertraging van chemische reacties.

Er zijn verschillende soorten buskruit, maar over het algemeen verwijzen we met die naam naar zwart buskruit, het eerste bekende explosief ter wereld. geschiedenis. Tegenwoordig zijn er andere vormen met een lage rookproductie en hogere prestaties, aangezien het type chemische reacties van verbranding die hen kenmerken.

Uitvinding van buskruit

Paradoxaal genoeg werd buskruit uitgevonden in China, maar als een toevallig gevolg van de zoektocht van de taoïsten naar een toverdrank van onsterfelijkheid. Verschillende theorieën over het verbranden van salpeter (mengsel van kaliumnitraat (KNO3) en natriumnitraat (NaNO3)) en op zwavelin teksten Chinese alchemisten van 492 na Christus. C. stelde ze voor als uiteindelijk stoffen zuiverend (vandaar de naam: pinyin, "Brandmedicijn"), hoewel het de brandgevaarlijke eigenschappen waren die echt een verschil maakten.

In hun strijd tegen de Mongolen hanteerden Chinese troepen vuurwapens: raketten, bommen en primitieve vlammenwerpers, waarvan er vele in handen kwamen van de zegevierende Mongolen en uiteindelijk andere volkeren in het Midden-Oosten en elders. Europa. De eerste slag waarin de westerse volkeren het hoofd moesten bieden aan een Mongools leger dat vuurwapens droeg, was de Slag bij Mohi, waarin het Koninkrijk Hongarije werd verslagen door de binnenvallende Tataren en Mongolen.

Gevolgen van de ontdekking van buskruit

Het eerste kanon in de geschiedenis werd gebruikt door de Ottomaanse Mamelukken in 1260.

De ontdekking van buskruit zou de militaire kunsten van de mens, waardoor de wereld een nieuw evenwicht krijgt van kan, omdat de met buskruit bewapende troepen veel effectiever waren dan die met slagwapens, en veel meer schadevermogen bezaten dan pijlen, speren en andere geworpen wapens.

Door het gebruik van buskruit en explosieven kon zelfs een geheel nieuwe reeks gereedschappen verschijnen oorlogwaaronder kanonnen, sloopploegen, bommen, mijnen en een gigantisch en divers arsenaal aan geweren en pistolen. Het eerste kanon in de geschiedenis werd bijvoorbeeld gebruikt door de Ottomaanse Mamelukken tijdens de Slag bij Ain Jalut in 1260.

Soorten buskruit

We kunnen de volgende soorten buskruit herkennen:

  • Zwart poeder. Het is de oudste en de eerste die is uitgevonden. Over het algemeen verwijst het naar buskruit naar zwart buskruit. Het heeft een snelle, krachtige reactie en produceert veel rook. Na reageren liet het veel residu achter in de leidingen van de vuurwapens, wat voor verslechtering zorgde.
  • Bruin buskruit. Uitgevonden in 1880 door het gebruik van rode steenkool en een grotere hoeveelheid salpeter, bereikte het een langzamere verbranding en met minder corrosieve residuen. Het werd echter nooit veel gebruikt omdat er kort daarna wit poeder uitkwam.
  • Wit poeder. Ook wel rookloos buskruit of gepyroxyleerd buskruit genoemd, heeft het voornamelijk gasvormige componenten als gevolg van verbranding (een product van nitrocellulose), dus het laat niet dezelfde hoeveelheid residu achter als zwart buskruit. Om die reden werd het vervangen door vuurwapens. Als je rookloos poeder zegt, wil dat niet zeggen dat er absoluut geen rook wordt geproduceerd tijdens de explosie, maar het is veel minder dan bij het gebruik van zwart poeder.
  • Flits buskruit. Onlangs uitgevonden, is het gemaakt om de licht nodig voor Fotografie primitief (vandaar de naam), omdat het aluminiumadditieven heeft die, wanneer verbranding plaatsvindt, oxideren en meer licht genereren.

Chemische samenstelling van buskruit

De samenstelling van het buskruit verschilt per soort buskruit. Bovendien varieert de samenstelling van buskruit vaak ook al naar gelang het land waar het wordt vervaardigd, dat wil zeggen dat hetzelfde type buskruit verschillende proporties van zijn componenten, ondanks dat ze hetzelfde zijn, afhankelijk van het land waar het is vervaardigd. De meest populaire composities van verschillende soorten buskruit zijn dus:

Zwart poeder: 75% kaliumnitraat, 15% koolstof en 10% zwavel.

Bruin of bruin poeder: 78% salpeter, 19% rode koolstof en 39% zwavel.

Wit poeder (rookloos poeder). Het is samengesteld uit zeer energetische stoffen, voornamelijk nitrocellulose of nitrocellulose gemengd met nitroglycerine. Er zijn veel soorten:

  • Eenvoudige basis. Samengesteld uit nitrocellulose
  • Dubbele basis. Samengesteld uit nitrocellulose en nitroglycerine.
  • Drievoudige basis. Samengesteld uit nitrocellulose, nitroglycerine en nitroguanidine.

Flits buskruit. Een van de meest voorkomende varianten is samengesteld uit kaliumperchloraat of permanganaat en aluminiumpoeder.

Gebruik van buskruit

Met buskruit kun je munitie maken voor vuurwapens.

Buskruit wordt momenteel gebruikt om:

  • Vervaardiging van munitie voor vuurwapens, artillerie, bommen, mijnen en andere oorlogsinstrumenten.
  • Vervaardiging van vuurwerk (vuurwerk) voor feesten en decoratieve doeleinden.
  • Vervaardiging van ontstekers en andere instrumenten voor het gecontroleerd slopen van gebouwen en structuren.

Belang van buskruit

Buskruit zorgde voor een revolutie in de wereld. Het leidde tot een nieuw tijdperk van vuurwapenoorlogvoering en veranderde voor altijd de manier waarop we vuurwapens begrijpen. oorlog. Bovendien maakte het de geboorte mogelijk van de studie van explosieven, die naast de directe wapendoeleinden, bijvoorbeeld dienden om de luchtvaartindustrie te voeden.

Vervaardiging van buskruit

De verbranding van buskruit is direct afhankelijk van de grootte van de granulatie.

Om buskruit te maken, moeten de ingrediënten (salpeter, steenkool en zwavel) worden geplet en gelijkmatig gemengd, in een procedure die vroeger met de hand werd gedaan, maar die later zou kunnen worden gemechaniseerd met behulp van persen die worden verplaatst door Water, bijvoorbeeld. De ingrediënten moeten worden vermalen tot een min of meer fijn poeder, aangezien de verbranding rechtstreeks afhangt van de grootte van de granulatie.

De processen, productiemethoden en behandeling van buskruit veranderden naarmate er meer werden verworven. kennis over deze mix. Zo werd het mengsel in eerste instantie vervoerd van de plaats waar het werd vervaardigd naar de plaats waar het zou worden gebruikt, wat zeer gevaarlijk was vanwege de risico van explosie door slagen of temperatuurveranderingen. Maar later begonnen ze de componenten apart te transporteren en werden ze gemengd op de plaats waar het mengsel zou worden gebruikt (buskruit).

Een ander probleem was de grootte van de korrels die tijdens het maalproces werden verkregen. Aanvankelijk waren de korrels erg fijn, waardoor ze erg verenigd waren in het mengsel (opgestapeld zoals bijvoorbeeld bij meelstof gebeurt). Dat maakte er niet genoeg lucht tussen de korrels, omdat de brandsnelheid traag en ongelijkmatig was.

Om dit probleem op te lossen, werd water aan het mengsel toegevoegd om een ​​homogene pasta te verkrijgen die vervolgens werd gedroogd en in korrels van verschillende groottes werd gesneden. Vervolgens werden de korrels met behulp van een zeef gescheiden volgens hun verschillende grootte. De kleinste korrels werden gebruikt voor wapens van kleiner kaliber (omdat de verbranding sneller is) en de grotere voor wapens van groter kaliber (zoals kanonnen).

Zwart poeder werd bijvoorbeeld te snel geconsumeerd in Europese wapens van de 15e en 16e eeuw, een andere reden waarom het begon te worden vervaardigd in uniforme maar grotere korrels.

Het buskruit van tegenwoordig wordt vervaardigd uit nitrocellulose (monobasisch) of nitrocellulose en nitroglycerine (bibasisch), waarvoor de stikstof van plantaardige cellulose en de behandeling ervan met oplosmiddelen totdat een dun vel is verkregen dat vervolgens in kleine stukjes wordt gesneden die vervolgens worden gedroogd en klaargemaakt voor verbranding.

Buskruit risico's

Buskruit is, ondanks het pyrotechnische gebruik, een gevaarlijk materiaal. De verbranding ervan kan, afhankelijk van de grootte van de korrels, plaatsvinden door een vonk, wrijving of percussie, wat een zorgvuldige behandeling vereist, vooral in grote hoeveelheden. Buskruitexplosies kunnen verwondingen veroorzaken, sterfgevallen en materiële schade, vooral wanneer deze ongecontroleerd optreden.

Bovendien zijn veel van de bij verbranding geproduceerde componenten vervuilend van aard, dus misbruik van buskruit kan het uiterlijk van zure regen of de luchtkwaliteit verslechteren.

Vuurwerk

Pyrotechniek werd door de Chinezen uitgevonden voor vreedzame doeleinden.

Pyrotechniek is ook een uitvinding van de Chinezen, die buskruit gebruikten voor vreedzame doeleinden, voor amusement, totdat ze werden gedwongen vuurwapens uit te vinden om de Mongoolse indringers af te weren. Zelfs vandaag de dag wordt buskruit voor deze doeleinden gebruikt, vooral op belangrijke data, zoals het einde van het jaar.

Pyrotechnische apparaten zijn over het algemeen samengesteld uit een mengsel van buskruit en andere stoffen die verantwoordelijk zijn voor het produceren van bepaalde kleuren, geluiden en dampen. Bijvoorbeeld bij vuurwerk de kleuren Ze worden geproduceerd door de aanwezigheid van zouten die, afhankelijk van het kation dat ze hebben, een bepaalde kleur zullen hebben:

  • Geel. Natriumzouten (Na).
  • Oranje. IJzerzouten (Fe).
  • Groente. Koperzouten (Cu).
  • Rood. Strontiumzouten (Sr).
  • Wit. Aluminium (Al) en magnesium (Mg) zouten.
  • Appel groen. Bariumzouten (Ba).
  • Zacht rood. Lithiumzouten (Li).

Er zijn echter ook gespecialiseerde vormen van pyrotechniek, zoals fakkels die worden gebruikt bij reddings- of signaleringsmissies, maar ook in de strijd tegen hagel of bij het verlichten van bepaalde ruimtes.

vuurwapens

De uitvinding van vuurwapens zou niet mogelijk zijn geweest zonder de ontdekking van buskruit, en het dateert uit de Chinese dynastieën van de 10e en 11e eeuw, die met ijzer versterkte bamboepijpen aanpasten om te bakken. metalen stukken aan de Mongoolse indringers. Daarvoor hadden ze al een aanzienlijk aantal vergelijkbare wapens ontwikkeld, zoals bommen, raketten en vlammenwerpers.

Vuurwapens kwamen in de loop van de volgende eeuwen naar het Westen en leverden landen Europeanen hebben het voordeel ten opzichte van andere vijandige volkeren, zoals het geval is bij de invasie van Amerika gedurende de 15e eeuw. Sindsdien is de ontwikkeling en verbetering ervan niet gestopt, evenmin als het gebruik ervan in oorlogsvoering over de hele wereld.

Bovendien worden ze gebruikt bij de jacht, omdat het het werk vergemakkelijkt en een grotere schietafstand mogelijk maakt, en in disciplines schietsporten.

Er mag in de menselijke geschiedenis niet zo'n dodelijke uitvinding zijn als vuurwapens.

!-- GDPR -->