Thuốc nổ đen là gì? Cách điều chế, ứng dụng của thuốc nổ đen

Tổng hợp khái niệm, cách điều chế, ứng dụng của thuốc nổ đen trong quân sự và dân sự sẽ giúp các em biết được thành phần hóa học của thuốc nổ đen.

1. Thuốc nổ đen là gì?

Thuốc nổ đen là một loại thuốc nổ. Nó là thuốc nổ đầu tiên, do người Trung Hoa tạo ra, thuốc nổ đen được dùng làm thuốc nổ, thuốc súng, nhiên liệu cho tên lửa (rocket) và thuốc cháy chủ yếu cho đến tận giữa thế kỷ 19.

Thời trung cổ, thuốc nổ đen ở Trung Quốc có tên hỏa dược (火藥, nghĩa là "thuốc cháy"), ở châu Âu nhiều người gọi là black powder (thuốc nổ đen), meal powder (thuốc bột) cũng có người gọi là gunpowder (thuốc súng). Nhiều cách gọi như thế vì trước đây chỉ có mỗi thuốc nổ đen vừa làm thuốc nổ vừa làm thuốc súng và vừa làm thuốc cháy. Từ gunpowder ngày nay vẫn dùng mặc dù thuốc súng đã đổi khác nhiều.

Trong các ngôn ngữ phương Đông cổ, hay dùng từ "thuốc" (Hán-Việt là "dược", 藥) để chỉ các hỗn hợp có chức năng nào đó được sử dụng gần như hóa tính ngày nay. Thuốc nổ đen ban đầu dùng làm thuốc cháy và tiếng Trung vẫn còn tên thuở ấy.

2. Thành phần của thuốc nổ đen

Thuốc nổ đen là hỗn hợp nitrat kali (KNO₃), bột than củi giã mịn (Cacbon), lưu huỳnh, bột nhôm,....

Thuốc nổ đen được dùng để làm:

+ Loại thuốc nổ đen có thêm lưu huỳnh: dùng cho các vũ khí mạnh

+ Loại thuốc nổ đen có thêm bột nhôm dùng làm phát sáng cho pháo, tăng năng lượng cháy cho bom

+ Loại thuốc nổ đen có thêm hồng hoàng dùng làm muối thủy ngân, kích nổ

3. Các cách điều chế thuốc nổ đen

a. KClO₃ + C+ S (thuốc nổ đen 1)

Trộn với tỷ lệ khối lượng 75% (KClO₃):15% (Than - C):10% (Lưu huỳnh - S).

Tỷ lệ muỗng cafe 6 muống KClO₃, 1.2 muống lưu huỳnh, 2 muỗng than.

Tất cả nghiền mịn riêng rồi trộn đều. Sau khi trộn rải lên mặt phẳng kiếm chai thủy tinh lăn nhẹ trộn đều, mục đích những hạt KClO₃ bị vón cục sẽ được trộn đều hơn.

+ Đặc tính: Rất nhạy, tốc độ cháy rất nhanh, Năng lượng lớn.

- Ứng dụng: Làm pháo nổ, đầu đạn nổ cho rocket.v.v.

b. KNO₃ + KClO₃ + C + S (thuốc nổ đen 2)

Tỷ lệ khối lượng tương ứng là 50%:25%:15%:10%.

Kém nhạy hơn loại trên 1 chút tuy nhiên dùng vẫn tốt.

c. KNO₃ + C+S (thuốc nổ đen 3)

- Trộn với tỷ lệ khối lượng 75% (KNO₃):15% (Than - C):10% (Lưu huỳnh – S).

- Tỷ lệ muỗng cafe 6 muống KNO₃, 1.2 muống lưu huỳnh, 2 muỗng than.

 Kém nhạy hơn cả 2 loại trên. Tốc độ có được cải thiện chút ít  sau khi trộn 1 ngày (càng để lâu tốc độ cháy càng tăng). Tôi thấy loại này được nói nhiều nhất trên Internet tuy nhiên lại thấy nó yếu. Làm nổ thì không đạt được tối ưu cho lắm. Dùng cho thuốc  phóng của tên lửa là phù hợp.

4. Ứng dụng của thuốc nổ đen

Thuốc nổ đen hiện nay vẫn dùng trong các kíp nổ, ngòi nổ do chúng dễ bắt cháy. Ngày nay, người ta hay sử dụng hỗn hợp nitrat amôni và bột nhôm, gần giống thuốc nổ đen trong bom lớn, thuốc nổ công nghiệp.

Loại thuốc nổ gồm nitrat amôni, hoặc nitrat kali và bột than, rất dễ kiếm vì nitrat amôni,  nitrat kali được dùng làm phân bón, điều này đã gây ra nhiều vụ nổ trái pháp luật.

Thuốc nổ dùng để phá đá, xây đường và đào mỏ. Thuốc nổ dùng trong đào mỏ từ thế kỷ 15, ghi chép sớm nhất còn lại về đào mỏ thuốc nổ là Hungary năm 1627. Kỹ thuật này đem đến Anh năm 1638 bởi thợ mỏ Đức. William Bickford đưa ra kíp nổ an toàn, trước đó dùng rất nguy hiểm. Một lý do nguy hiểm nữa là khói bốc dày đặc và có thể kích nổ khí hầm lò. Công trình đầu tiên dùng một lượng lớn thuốc nổ là kênh Canal du Midi miền nam nước Pháp. Kênh này hoàn thành năm 1681 nối Địa Trung Hải và Vịnh Biscay, kênh dài 240 km và có 100 cửa cống. Một công trình khác dùng nhiều thuốc nổ đen là kênh Erie ở tiểu bang New York, dài 585 km, làm 8 năm, bắt đầu năm 1817. Trước nổ đen dùng rất nhiều trong xây dựng đường sắt. Ban đầu các đường sắt đi ngoằng nghèo leo qua núi, đi qua chỗ trũng bằng cầu. Nhưng sau này đường sắt hay cắt qua núi bằng đường xẻ và đường hầm. Đoạn 800 mét kéo dài của đường hầm hộp trên tuyến đường sắt Great Western nối London và Bristol ngốn 1 tấn thuốc nổ đen một tuần trong 2 năm. 12,9 km chiều dài của đường hầm Mont Cenisl hoàn thành trong 13 năm bắt đầu từ 1857, khoan khí nén và nổ thuốc nổ đen chỉ cho tốc độ 25 cm một ngày. Lúc này, phương pháp khoan nổ đã thịnh thành trong việc xây dựng đường hầm, hầm mỏ.