火药&炸药【原创】

火药&炸药【原创】

我这里所说的火药特指我们老祖宗发明的黑色火药，炸药则专指欧洲人发明的黄色炸药。根据这个定义，我说,中国人先发明了火药（gunpowder），欧洲人后发明了炸药（dynamite）。

“火药”这个名词最早出现在北宋天圣元年（公元1023年），宋仁宗赵祯在汴京（今开封）设立军工厂，下设10作，其中“火药作”专门制造火药，可惜至今还没发现当时的火药配方。21年后（庆历4年，公元1044年），《武经总要》一书里记载了三种火药配方，世人才知道火药是硝、硫、炭的混合物，其典型配比约50：26：24。我根据化学反应方程式可以推出理论比值50：16：9，老祖宗显然在火药中加了过多的硫、炭，爆炸时当然会产生滚滚浓烟，那是多余的硫、炭在空气中不完全燃烧形成的。可惜不但老祖宗不知道这些，连我爷爷也不知道。直到我父母上了洋学堂，在化学课里学会了配平化学反应方程式：两个硝酸钾分子加两个硫分子再加三个碳分子爆炸后生成两个硫化钾分子、一个氮气分子和三个二氧化碳气分子。如今，中学生就会做这个题，只需用英文字母和阿拉伯数字列式，比用汉字简单、明快。从这个反应方程式还可以看出，即使最佳配比，也还会冒烟，因为生成物里有硫化钾。

有些学者根据火药的成分，倒推早于北宋的炼丹术，把凡含硝、硫、炭，甚至仅含硝、硫的丹方都算作火药的发明，我觉得有些牵强。不管怎么说，中国人发明的火药，在13世纪，通过战争传向世界。有人说是蒙古人和叙利亚人打仗战败，阿拉伯人从缴获的火药里（或抓获的俘虏？）学会了制造火药，阿拉伯人又和欧洲人打仗，再把火药传到了欧洲。我想，蒙古人当年直接打到了欧洲，也许不必绕那个圈子，这方面的文献留着让专家们去找吧！

欧洲人学会制造火药后，14世纪就发明了火枪。随着火枪的不断改进，火药的缺点越来越突出。火药是三种固体的粉末混合物，它们的密度不同，在运输过程中，密度高的硝酸钾粉会下沉，使密度低的炭粉上浮，在使用前就必须再次搅拌；火药的爆破力比较小，通常要在3/4的枪管中填装火药，余下的部分装弹丸，有效杀伤距离仅七八十米；反应后有固体生成物残留在枪管内，放不了几枪就得清理枪管；火药一招潮就失效，不适应野战环境；打一枪冒一股烟，使士兵无法隐蔽。这些都不是靠提高纯度、改进配比能解决的。经过半个世纪的折腾，终于有个德国化学家司空宾（Christian Friedrich Schonbein ，1799 –1868)独辟蹊径，获得成功。

司空宾常在家里的厨房做实验，太太冲他发火，他就陪个笑脸，让太太急不得，恼不得，真正是无可奈何。1845年的一天，司空宾趁太太出门，把做饭用的围裙放在硝酸—硫酸混合液中浸泡，待他取出围裙放在炉灶上烘烤的时候，只见火光一闪，“啪”地一声，围裙瞬间就消失得无影无踪。司空宾如何向太太交代我不知道，由你想象。我只知道他以后用棉花代替围裙，经过一年的实验改进，于1846年宣布“枪棉”（guncotton）研制成功。后人根据枪棉的化学成分改名为“硝化棉”或“硝化纤维”。

硝化棉的要诀是“硝基（NO3）”，硝基通过化学键连到纤维素分子上，是一种不稳定的结构。稍一遇热，硝基就分解为氮和氧游离原子，氧与纤维素瞬间化合放热，生成二氧化碳和水，氮原子自动结合成氮气。这个过程无需外界提供氧气，所以在水里也能爆炸，反应后的生成物不含固体物质，几乎看不到烟，爆炸力三倍于火药。欧洲人仿佛一下子开了窍，只几十年的功夫，硝酸甘油、三硝基甲苯（TNT），相继发明，爆炸力一个比一个强。按我的分类，把它们并称为炸药。

硝化棉是白色纤维，硝酸甘油是无色透明液体，三硝基甲苯是白色粉末，它们之所以被称为“黄色炸药”可能因为工业品不纯，呈微黄色，也可能因为诺贝尔在硝酸甘油里加硅藻土而得名，总之是为了区别于“黑色火药”。至于把它们说成“无烟炸药”，恐怕是个误译，原文是smokeless powder，翻译成“少烟炸药”更确切。

从火药到炸药是质的飞跃。火药是三种天然物质的混合物，炸药是人工制造的化合物；构成火药的三种物质及其化学反应都属于无机化学范畴，炸药的结构和反应都属于有机化学领域。从功能讲，炸药克服了火药的所有缺点，使枪的有效射程一下子提高到1000米。更重要的是，炸药的巨大爆破力，跃进式地推动了修路、开矿，它对人类社会的功绩，不是火药可以比拟的。想想火药发明八百年后，曾格林沁帅清兵在通县八里桥与八国联军对阵，仍以大刀长矛迎战火枪火炮；甚至几十年前的抗战歌曲中也还有“挥动着大刀长矛”，那可不仅是比喻。这些都能反证：火药对人类的贡献不能与炸药同日而语。

不知为什么，老哥我忽然想起铁道部发言人王勇平的名言，借来开个玩笑：你信不信我不知道，反正我信了。