Fatti, storia e descrizione della polvere da sparo

Polvere da sparo o polvere nera è di grande importanza storica in chimica. Sebbene possa esplodere, il suo uso principale è come propellente. La polvere da sparo è stata inventata dai cinesi alchimisti nel IX secolo. In origine, è stato realizzato mescolando elementale zolfo, carbone e salnitro (nitrato di potassio). Il carbone tradizionalmente veniva dal salice, ma sono state usate vite, nocciola, sambuco, alloro e pigne. Il carbone non è l'unico carburante che può essere utilizzato. Lo zucchero è usato invece in molti applicazioni pirotecniche.

Quando gli ingredienti erano accuratamente macinati insieme, il risultato finale fu una polvere chiamata "serpentina". Gli ingredienti tendevano a richiedere il remix prima dell'uso, quindi produrre polvere da sparo era molto pericoloso. Le persone che producevano polvere da sparo a volte aggiungevano acqua, vino o un altro liquido per ridurre questo pericolo poiché una singola scintilla potrebbe provocare un incendio fumoso. Una volta che la serpentina veniva mescolata con un liquido, poteva essere spinta attraverso uno schermo per fare piccole palline, che venivano poi lasciate asciugare.

Per riassumere, la polvere nera è composta da un combustibile (carbone o zucchero) e un ossidante (salnitro o niter) e zolfo, per consentire una reazione stabile. Il carbonio del carbone più ossigeno forma anidride carbonica ed energia. La reazione sarebbe lenta, come un fuoco di legna, ad eccezione dell'agente ossidante. Il carbonio in un incendio deve aspirare ossigeno dall'aria. Saltpeter fornisce ossigeno extra. Nitrato di potassio, zolfo e carbonio reagiscono insieme per formare gas azoto e anidride carbonica e solfuro di potassio. I gas in espansione, azoto e anidride carbonica, forniscono l'azione propulsiva.

Polvere da sparo tende a produrre a molto fumo, che può compromettere la visione su un campo di battaglia o ridurre la visibilità dei fuochi d'artificio. La modifica del rapporto tra gli ingredienti influisce sulla velocità con cui la polvere da sparo brucia e sulla quantità di fumo prodotta.

Mentre polvere nera e polvere da sparo tradizionale possono essere usate entrambe nelle armi da fuoco, il termine "polvere nera" era introdotto alla fine del XIX secolo negli Stati Uniti per distinguere le nuove formulazioni da quelle tradizionali polvere da sparo. La polvere nera produce meno fumo rispetto alla formula originale della polvere da sparo. Vale la pena notare che la polvere nera precoce era in realtà bianco sporco o di colore marrone chiaro, non nera!

Il carbonio amorfo puro non viene utilizzato nella polvere nera. Il carbone, sebbene contenga carbonio, contiene anche cellulosa da combustione incompleta del legno. Ciò conferisce al carbone una temperatura di accensione relativamente bassa. La polvere nera a base di carbonio puro brucerebbe a malapena.

Non esiste un'unica "ricetta" per polvere da sparo. Questo perché variare il rapporto tra gli ingredienti produce effetti diversi. La polvere utilizzata nelle armi da fuoco deve bruciare a una velocità elevata per accelerare rapidamente un proiettile. Una formulazione usata come propellente per razzi, d'altra parte, deve bruciare più lentamente perché accelera un corpo per un lungo periodo di tempo. I cannoni, come i razzi, usano una polvere con una velocità di combustione più lenta.

Nel 1879, i francesi prepararono la polvere da sparo usando il 75% di salnitro, il 12,5% di zolfo e il 12,5% di carbone. Lo stesso anno, gli inglesi usavano polvere da sparo fatta con 75% di salnitro, 15% di carbone e 10% di zolfo. Una formula di razzo consisteva in 62,4% di salnitro, 23,2% di carbone e 14,4% di zolfo.

Gli storici credono che la polvere da sparo sia nata in Cina. In origine, era usato come incendiario. Più tardi, ha trovato l'uso come propellente ed esplosivo. Non è chiaro quando, esattamente, la polvere da sparo sia arrivata in Europa. Fondamentalmente, questo è perché i documenti che descrivono l'uso della polvere da sparo sono difficili da interpretare. Un'arma che produceva fumo avrebbe potuto usare polvere da sparo o avrebbe potuto usare un'altra formulazione. Le formule che entrarono in uso in Europa corrispondevano strettamente a quelle utilizzate in Cina, suggerendo che la tecnologia fosse stata introdotta dopo che era già stata sviluppata.

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