黑火藥

黑火藥

黑火藥是一種早期的炸藥。一般由硫磺、木炭和硝石（硝酸鉀）混合而成，其中木炭作為燃料，而硫磺和硝石作為氧化劑。由於火藥能大量產生氣體和熱量的燃燒特性，其被廣泛地用作槍械中的發射藥和煙火中的煙火藥，且直到17世紀中葉前都是唯一的化學爆炸物。

黑火藥雖因其較低的分解率所導致的低爆炸威力而被歸類為低爆炸性火藥，且已被無煙火藥等低速的發射藥及三硝基甲苯等高爆炸力炸藥取代，但至今仍有黑火藥被作為引導爆炸的火工品以及煙火、鞭炮、模型火箭和仿古滑膛槍的發射藥而生產使用。

說明

黑火藥是用硫磺粉和木炭粉（供碳）以及硝酸鉀（供氧）按照「一硝二磺三木炭」的口訣，以質量比1斤(16兩):2兩:3兩（大約硝酸鉀75%、硫磺10%、木炭15%）混合製成。幾個世紀來，炮手們試驗過多種不同配方。最佳比例應為硝酸鉀74.64%，硫磺11.85%，木炭13.51%（質量比）。不過上述的75:10:15比例仍是現在的工業生產標準比例。

黑火藥燃燒的化學方程式：

${\rm {2KNO_{3}+S+3C\rightarrow K_{2}S+N_{2}\uparrow +3CO_{2}\uparrow }}$

產生大量的無色氣體，在封閉空間中可推進要發射的物體。

此外從實驗中亦有觀察到該反應： 4KNO₃ + S +7C = K₂S + K₂CO₃ + 2N₂ + 3CO₂ + 3CO

黑火藥在開放空間引燃只會爆燃。現代槍彈內的無煙火藥不具爆炸性，在開放的空間內引燃不會爆炸僅只快速燃燒，無煙火藥不屬於炸藥。雖然黑火藥的威力不及現代的炸藥，仍然屬於爆炸性物品，美國交通局則因為其易燃性而列為A級高爆炸品。爆竹的製造工廠發生大爆炸的概率並不少，尤其在亞洲地區，由於具有習俗方面的需求而導致違法或非法的爆竹工廠產生。含有黑火藥的完成品如煙火及模型火箭等，則被列作C級危險度，因為爆竹進入成品包裝之下，黑火藥需要更強大的熱源才會起火爆炸。

製作方法

必要條件

• 硝酸鉀純度99.5%以上、氯化物0.03%以下、水分0.2%以下
• 硫純度99.5%以上
• 木炭足夠柔軟且灰分較低

製造過程示例

1. 在研缽中研磨木炭。
2. 加入硫磺並混合。
3. 將木炭和硫磺的混合物轉移至另一容器中，然後加入硝酸鉀。 此時加水使含水量變為4.5～6.5%。
4. 用橡樹棒磨好。這一動作可使製造出的黑火藥密度更高，可燃性更為均勻。
5. 將火藥用棉布包裹起來，用鐵板夾住，以60至120Kgf/cm²的壓力擠壓，以增加比重密度。
6. 粉碎至所需粒度。 此時請注意含水量不要低於規定量。
7. 用60度以下的暖風慢慢吹乾，直至水分含量降至1%以下。

優缺點及現代應用

黑火藥具有優點是其成分廣為人知，材料容易集齊並很廉價。雖然在十九世紀出現了更適合的爆炸物，但仍然要很久才代替其在應用上的統治地位。

另一優點是純正黑火藥的燃點較適中，用火花就會燒起來，遠低於專用的高燃點安全炸藥(即使溫火燒也不會爆)，但又高於低燃點起爆藥(只需要打擊便會爆)，所以現代軍事或爆破中，黑火藥也被用在點火裝藥和導火索或引信裝藥中。

缺點是作為炸藥又威力不足，這是因為爆速偏慢所以需要在封密的容器內引爆而不方便。而作為發射子彈的用時又會產生過多的白煙和殘渣，所以現代通常被專用的發射藥和炸藥代替。

綜合黑火藥的優缺點，加上有時是需要多煙的特性，所以現在主要用來做煙火、定時引信、信號、爆竹、發煙劑、禮炮及軍事演習時為了觀察炸彈著點準確度的演習炸彈裝藥。

還有便是供仿古的前膛上彈槍枝的發射藥使用。

參考書目

• Ebrey, Patricia Buckley. The Cambridge Illustrated History of China. Cambridge University Press. 1999. ISBN 978-0-521-66991-7. 
• Partington, James Riddick. A History of Greek Fire and Gunpowder. The Johns Hopkins University Press. 1998. ISBN 978-0-8018-5954-0. 

研究書目

• Joseph Needham（李約瑟）著，劉曉燕等譯：《中國科學技術史》，第5卷第7分冊，「軍事技術：火藥的史詩」（上海：上海古籍出版社，2006）。
• 潘吉星：《中國古代四大發明——源流、外傳及世界影響》（合肥：中國科學技術大學出版社，2002）。
• 馮家昇：《火葯的發明和西傳》（上海：上海人民出版社，1962）。
• 劉旭：《中國古代火藥火器史》（河南：大象出版社，2004）

內部連結

• 管理值年火藥局大臣
• 王恭廠大爆炸