Proch czarny

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Czarny proch – rodzaj prochu wynaleziony w Chinach w IX wieku, będący praktycznie jedyną znaną mieszaniną pirotechniczną miotającą aż do połowy XIX wieku. Dzisiaj został już prawie całkowicie wyparty przez bardziej efektywne materiały, takie jak proch bezdymny. Proch czarny był też używany w roli kruszącego materiału wybuchowego - obecnie też jest wyparty z tych zastosowań, np. przez trotyl. Cały czas jest jednak wytwarzany, używa się go obecnie głównie w sztucznych ogniach, silnikach rakiet modelarskich oraz replikach broni czarnoprochowej (ze swojej natury głównie odprzodowej).

Opis[edytuj | edytuj kod]

Proch czarny[1]
Rok wynalezienia ok. 800
Energia wybuchu 2,8 MJ/kg
Zdolność krusząca 30 cm3 Pb na 10 g
Maksimum ciśnienia deflagracji brak danych
Prędkość deflagracji 0,4 km/s
Gęstość odpowiadająca Vdef 1,1 g/cm3
Temperatura deflagracji brak danych
Wrażliwość na uderzenie średnia
Objętość produktów gazowych 280 dm3/kg
Temperatura podczas wybuchu 2200 °C

Proch czarny składa się ze zmielonych na pył składników: siarki, węgla drzewnego i azotanu potasu (saletry potasowej, KNO3).

Proste, często przytaczane równanie reakcji spalania prochu czarnego:

2 KNO3 + S + 3 CK2S + N2↑ + 3 CO2

jest obecnie uważane za niepoprawne.

Właściwszym zapisem, ciągle jednak uproszczonym[2], jest:

10 KNO3 + 3 S + 8 C → 2 K2CO3 + 3 K2SO4 + 6 CO2↑ + 5 N2

Produkty spalania nie mogą jednak zostać odwzorowane przez żaden prosty wzór. Badania wskazały, że powstaje:

55,91% produktów stałych: węglan potasu, siarczan potasu, siarczek potasu, siarka, azotan potasu, węgiel, węglan amonu;
42,98% produktów gazowych: dwutlenek węgla, azot, tlenek węgla, siarkowodór, wodór, metan;
1,11% wody.
Ustalenie równania reakcji spalania czarnego prochu odpowiadającego każdej takiej reakcji jest niemożliwe, co jest związane z różnym składem węgla. Zależy on bowiem od wielu czynników, takich jak gatunek drewna użytego do wypalania lub czas i temperatura jego wypalania. Należy zatem pamiętać, że zapis węgla w równaniu reakcji odpowiada poza czystym węglem zanieczyszczeniom pozostałym po suchej destylacji.

Optymalne proporcje prochu to: 74,64% saletry, 13,51% węgla drzewnego i 11,85% siarki (wagowo). Obecnie w pirotechnice stosuje się 75% azotanu potasu, 15% węgla drzewnego z lekkiego drewna i 10% siarki.

Najmocniejszy proch powstaje ze zmielonego na pył węgla drzewnego. Uznaje się, że najlepszym drewnem do uzyskania tego węgla jest szakłak, jednak inne, np. balsa lub wierzba również są używane. Składniki są mieszane najdokładniej jak to możliwe. W celu podwyższenia bezpieczeństwa na początkowym etapie produkcji prochu często prowadzi się osobne rozdrabnianie mieszanin (tzw. binerów) saletry z siarką oraz siarki z węglem drzewnym. Po zmieszaniu składników do ostatecznego rozdrabniania używa się młynów kulowych z nieiskrzących elementów lub podobnych narzędzi.

Proch czarny jest często granulowany, aby polepszyć jego spalanie. Granulowanie to proces, w którym najpierw prasuje się proch w kawałki o takiej samej gęstości (1,7 g/cm³). Kawałki łamie się potem na granulat. Ziarna prochu są potem sortowane, co daje kilka jego klas. Standardowe ziarna prochu zaczynają się od klasy Fg, bardzo grubej, używanej w strzelbach o dużym kalibrze i małych armatach, poprzez FFg (bronie średnio i małokalibrowe), FFFg (pistolety), i FFFFg (małokalibrowe, krótkie pistolety i spłonki w zamkach skałkowych). Bardzo gruby proch był używany w kopalniach przed wdrożeniem nitrogliceryny i dynamitu: pierwsze znane zastosowanie czarnego prochu do prac strzelniczych w podziemiach kopalni miało miejsce w Bańskiej Szczawnicy (dzisiejsza Słowacja) w 1627 r.

Historia[edytuj | edytuj kod]

Proch czarny wynaleziono w Chinach w IX wieku, w okresie późnej dynastii Tang (618–907 r.). Wynalazku prawdopodobnie dokonali przypadkowo alchemicy taoistyczni poszukujący eliksiru nieśmiertelności. Pierwsze zapiski na temat prochu wyglądają na ostrzeżenia w tekstach alchemicznych, aby nie mieszać składników prochu razem. Wczesne przepisy zawierały wzmianki o dodawaniu niepalnych materiałów. W XI wieku prochu zaczęto używać w celach militarnych w rakietach i bombach zapalających wystrzeliwanych z katapult.

Użycie prochu do budowy przenośnych miotaczy ognia - lanc ognistych - a następnie ulepszenie ich konstrukcji przez wzmocnienie lufy i ściślejsze dopasowanie do niej pocisku, doprowadziło do powstania broni palnej.

Obecnie w Polsce proch czarny jest produkowany np. w historycznej fabryce w Mąkolnie (która jest najstarszą czynną fabryką prochu czarnego na świecie) lub w Pionkach.

Zobacz też[edytuj | edytuj kod]

Przypisy

  1. Małgorzata Galus: Tablice chemiczne. Warszawa: Wydawnictwo Adamantan, 2008. ISBN 978-83-7350-105-8.
  2. zapis reakcji spalania prochu