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【简介】
中国古代四大发明之一。人类文明史上的一项杰出的成就。
火yao又被称为黑火yao。是在适当的外界能量作用下,自身能进行迅速而有规律的燃烧,同时生成大量高温燃气的物质。在军事上主要用作枪弹、炮弹的发射药和、的推进剂及其他驱动装置的能源,是弹药的重要组成部分。
火yao是以硝石、硫磺、木炭或其他可燃物为主要成分,点火后能速燃或爆炸的混合物。一般认为按一硫(硫磺)二硝(硝石)三木炭的混合比例,其爆炸强度最强,而以此比例混合后为黑色或灰黑色,故名黑火yao。火yao是人类掌握的第一种爆炸物,中国古代的四大发明之一。因为硝石、硫磺等在中国古代都是药物,混合后易点火并猛烈燃烧,故称为火yao。现代黑火yao是由中国古代火yao发展而来。对于世界文化的发展曾起重大作用。火yao起源于中国古代的炼丹术,古代化学家(炼丹家)们利用早在汉朝已经掌握了的金石药物硝、硫,经过长期的炼丹实践,至迟在唐宪宗元和三年(公元808年)以前已经发明了火yao,并在五代末北宋初(公元10世纪)用以制造出纵火用的火yao兵器。在宋、元两代不断创造新火器的实践中,火yao性能不断提高,炸弹用火yao和金属管形射击火器用的发射药等均已制造出来,并在明朝达到了成熟的程度。戚继光所著《纪效新书》中,对火yao配方和制造工艺均有详细记述。
由于其是硫磺、硝石、炭的混合物,而前两项在汉代成书的中国第一部药物学典籍(《神农本草经》)里都被列为重要的药材。就是火yao本身也被归入药类,影视剧和小说中常有人以火yao疗伤的情节,这个确有其事,瞬间燃烧的火yao可以止血,另外,明代李时珍的《本草纲目》中说,火yao能治疮癣、杀虫、辟湿气和瘟疫。
唐朝末年,火yao已被用于军事。唐昭宗天佑元年(公元904年)杨行密的军队围攻豫章,部将郑[以所部发机飞火,烧龙沙门,带领壮士突火先登入城,焦灼被体<九国志-郑[传>。这里所说的飞火,就是火炮、火箭之类。火炮是把火yao制成环状,把吊线点燃后用抛石机抛掷出去;火箭则是把火yao球缚于箭镞之下,将吊线点燃后用弓射出。到了宋代,战争接连不断,促进火yao武器的加速发展。北宋政府建立了火yao作坊,先后制造了火yao箭,火炮等以燃烧性能为主的武器和霹雳炮、震天雷等爆炸性较强的武器。南宋在公元1259年造出了以巨竹为筒,内装火yao的突火枪。到了元代又出现铜铸火铳为铜将军。这些都是以火yao的爆炸为推动力的武器,在战争中显示了前所未有的威力。
火yao还用来制造爆仗,流星,烟火之类娱乐工具,也用于生产事业。
在公元12、13世纪,火yao首先传入阿拉伯国家,然后经希腊传到欧洲乃至世界各地。对人类社会的文明进步,对经济和科学文化的发展,起了推动作用。美法各国直到十四世纪中叶,才有应用火yao和火器的记载。
火yao是中国人发明的,距今已有一千多年了。火yao的研究始于古代炼丹术。
中国是最早发明火yao的国家,黑色火yao在晚唐(公元9世纪末)时候正式出现。火yao是由古代炼丹家发明的,从战国至汉初,帝王贵族们沉醉于神仙长生不老的幻想,驱使一些方士道士炼“仙丹”,在炼制过程中逐渐发明了火yao的配方。
唐代炼丹家于唐高宗永淳元年(公元682年)首创了硫磺伏火法,用琉璜、硝石,研成粉末,再加皂角子(含炭素)。唐宪宗元和三年(公元808年)又创状火矶法,用硝石、硫磺及马兜铃(含炭素)一起烧炼。这两种配方,都是把三种药料混合起来,已经初步具备火yao所含的成分。
火yao的最初使用并非在军事上,而是在宋代诸军马戏的杂技演出,以及木偶戏中的烟火杂技――药发傀儡宋代演出“抱锣”、“硬鬼”、“哑艺剧”等杂技节目,都运用刚刚兴起的火yao制品“爆仗”和“吐火”等,以制造神秘气氛。宋人同时也以火yao表演幻术,如喷出烟火云雾以遁人、变物等,以收神奇迷离之效!
【火yao分类】
1、火yao是武器发射弹丸的能源,按用途可分为:点火yao、发射药、固体推进剂。其中发射药又分为:枪用发射药、炮用发射药、弹射座椅发射药等。固体推进剂又分为火箭用固体推进剂、导弹用固体推进剂。
2、按火yao燃烧时外部特征可分为:有烟药与无烟药:按火yao燃烧时的表面积变化情况不同,可分为减面燃烧火yao、恒面燃烧火yao、增面燃烧火yao。
3、按火yao成型工艺可分为:压制火yao、铸造火yao、混合火yao等。按火yao的某些特点可分为易挥发性火yao、难挥发性火yao。
4、按火yao按结构分为:均质火yao和异质火yao,因为结构不同,带来工艺性质、燃烧性质和物理力学性能等均有显著差别。均质火yao又分为:单基药、双基药、多基药、改性双基药。双基药再分为柯达型双基药、巴列斯太型双基药。异质火yao又分为黑火yao、复合火yao等。
【火yao的组成】
火yao由硫磺、硝石、木炭混合而成。很早以前,我们的先人对这个三种物质就有了一定认识。早在新石器时代人们在烧制陶器时就认识了木炭,把它当做燃料。商周时期,人们在冶金中广泛使用木炭。木炭灰分比木柴少,强度高,是比木柴更好的燃料。硫磺天然存在,很早人们就开采它。在生活和生产中经常接触到硫磺,如温泉会释放出硫磺的气味,冶炼金属时,逸出的二氧化硫刺鼻难闻,这些都会给人留下印象。古人掌握最早的硝,可能是墙角和屋根下的土硝,硝的化学性质很活泼能与很多物质发生反应,它的颜色和其他一些盐类区别不大,在使用中容易搞错,在实践中人们掌握了一些识别硝石的方法。南北朝时的陶弘景“草木经集注”中就说过:“以火烧之,紫青烟起,云是硝石也。”这和近代用火焰反应鉴别钾盐的方法相似(硝石的主要成分是*)。硝石和硫磺一度被作为重要的药材,在汉代的《神农本草经》中,硝石被列为上品中的第六位,认为它能治20多种病。硫磺被列为中品药的第三位,也能治10多种病。这样人们对硝石和硫磺的研究就更为重视。虽然人们对硝石、硫磺、木炭的性质有了一定的认识,但是硝石、硫磺、木炭按一定比例放在一起制成火yao还是炼丹家的功劳。
火yao配方
唐代火yao含硫、硝的含量相同,是1比1。
宋代为1比2,甚至接近1比3。
宋代后黑火yao中硝占四分之三。
1044年曾公亮主编的《武经总要》一书中介绍了三种火yao配方,以不同的辅料,达到易燃、易爆、放毒和制造烟幕的不同目的。
【使用要求】
火yao应满足以下要求:1足够的能量,以保证弹丸和火箭、导弹的射程。2良好的燃烧稳定性和规律性,以保证发射的弹丸和火箭、导弹具有良好的弹道性能及射击精度。3足够的机械强度,以保证发射时不致产生药体破裂而影响燃烧规律性。4良好的韧性、化学安定性,以保证火yao可以长期贮存而不变质。5撞击、摩擦等机械感度要小,以保证使用、生产、贮存、运输过程中的安全。
火yao技术的发展
火yao技术的发展:公元10~14世纪,由于战争频繁,火yao兵器得到发展,火yao性能不断提高,火yao技术不断改进。在文献中有不少对于当时各种火yao兵器威力的描述。北宋靖康元年(公元1126年),金人攻宋都汴京,“夜发霹雳炮以击贼,军皆惊呼”(李纲《靖康传信录》卷二)。南宋绍兴三十一年(公元1161年),金军渡江攻宋,“舟中忽放一霹雳炮,盖以纸为之,……自空而下,……其声如雷,纸裂而石灰散为烟雾,眯其人马之目,人物不相见。……逐大败之”(杨万里《诚斋集》卷四十四)。金天兴元年(公元1232年),赤盏合喜守汴京时,“其守城之具有火炮名‘震天雷’者,铁e盛药,以火点之,炮起火发,其声如雷,闻百里外,所k围半亩之上,火点著甲铁皆透”(《金史》卷一百十三)。元至元十四年(公元1277年),元兵攻静江(今广西桂林),静江破,守将“娄钤辖犹以二百五十人守月城不下”。元军围之十余日,“娄乃令所部入拥一火炮燃之,声如雷霆,震城土皆崩,烟气涨天外,兵多惊死者,火熄入视之,灰烬无遗矣”(《宋史》卷四百五十一)。元至元十七年(公元1280年),“维扬炮库之变为尤酷。……碾硫之际,光焰倏起,即而延燎,火抢奋起,迅如惊蛇。……未几透入炮房,诸炮并发,大声如山崩海啸,倾城骇恐,……远至百里外,屋瓦皆震……。事定按视,则守兵百人皆糜碎无余,楹栋悉寸裂,或为炮风扇至十余里外。平地皆成坑谷,至深丈余。四比居民二百余家,悉罹奇祸,此亦非常之变也”(周密撰《癸辛杂识;炮祸》)。
【火yao的历史】
1、源于炼丹术
炼丹术起源很早,《战国策》中已有方士向荆王献不死之药的记载。汉武帝也妄想“长生久视”,向民间广求丹药,招纳方士,并亲自炼丹。从此,炼丹成为风气,开始盛行。历代都出现炼丹方士,也就是所谓的炼丹家。炼丹家的目的是寻找长生不老之药,这样的目的是不可能达到的。炼丹术流行了一千多年,最后还是一无所获。但是,炼丹术所采用的一些具体方法还是有可取之处的,它显示了化学的原始形态。
炼丹术中很重要的一种方法就是“火法炼丹”。它直接与火yao的发明有关系。所谓“火法炼丹”大约是一种无水的加热方法,晋代葛洪在“抱朴子”中对火法有所记载,火法大致包括:煅(长时间高温加热)、炼(干燥物质的加热)、灸(局部烘烤)、熔(熔化)、抽(蒸馏)、飞(又叫升,就是升华)、优(加热使物质变性)。这些方法都是最基本的化学方法,这也是炼丹术这种愚昧的职业能够产生发明的基础。炼丹家的虔诚和寻找长生不老之药的挫折,使得炼丹家不得不反复实验和寻找新的方法。这样就为火yao的发明创造了条件。在发明火yao之前,炼丹术已经得到了一些人造的化学药品,如硫化汞等。这可能是人类最早用化学合成法制成的产品之一。
炼丹起火,启示人们认识并发明火yao。
2、火yao的发明
炼丹家虽然掌握了一定的化学方法,但是他们的方向是求长生不老之药,因此火yao的发明具有一定的偶然性。
炼丹家对于硫磺、砒霜等具有猛毒的金石药,在使用之前,常用烧灼的办法“伏”一下,“伏”是降伏的意思。使毒性失去或减低,这种手续称为“伏火”。唐初的名医兼炼丹家孙思邈在“丹经内伏硫磺法”中记有:硫磺、硝石各二两,研成粉末,放在销银锅或砂罐子里。掘一地坑,放锅子在坑里和地平,四面都用土填实。把没有被虫蛀过的三个皂角逐一点着,然后夹入锅里,把硫磺和硝石起烧焰火。等到烧不起焰火了,再拿木炭来炒,炒到木炭消去三分之一,就退火,趁还没冷却,取入混合物,这就伏火了。
唐朝中期有个名叫清虚子的,在“伏火矾法”中提出了一个伏火的方子:“硫二两,硝二两,马兜铃三钱半。右为末,拌匀。掘坑,入药于罐内与地平。将熟火一块,弹子大,下放里内,烟渐起。”他用马兜铃代替了孙思邈方子中的皂角,这两种物质代替碳起燃烧作用的。
伏火的方子都含有碳素,而且伏硫磺要加硝石,伏硝石要加硫磺。这说明炼丹家有意要使药物引起燃烧,以去掉它们的猛毒。
虽然炼丹家知道硫、硝、碳混合点火会发生激烈的反应,并采取措施控制反应速度,但是因药物伏火而引起丹房失火的事故时有发生。《太平广记》中有一个故事,说的是隋朝初年,有一个叫杜春子的人去拜访一位炼丹老人。当晚住在那里。半夜杜春子梦中惊醒,看见炼丹炉内有“紫烟穿屋上”,顿时屋子燃烧起来。这可能是炼丹家配置易燃药物时疏忽而引起火灾。还有一本名叫《真元妙道要略》的炼丹书也谈到用硫磺、硝石、雄黄和蜜一起炼丹失火的事,火把人的脸和手烧坏了,还直冲屋顶,把房子也烧了。书中告诫炼丹者要防止这类事故发生。这说明唐代的炼丹者已经掌握了一个很重要的经验,就是硫、硝、碳三种物质可以构成一种极易燃烧的药,这种药被称为“着火的药”,即火yao。由于火yao的发明来自制丹配药的过程中,在火yao发明之后,曾被当做药类。《本草纲目》中就提到火yao能治疮癣、杀虫,辟湿气、瘟疫。
火yao不能解决长生不老的问题,又容易着火,炼丹家对他并不感兴趣。火yao的配方由炼丹家转到军事家手里,就成为中国古代四大发明之一的黑色火yao。
3、火yao的应用
唐朝时的火yao