火藥

火藥 (Gunpowder)
臺北市立第一女子高級中學二年級郭笛萱

火藥的起源

在戰國時期時，有許多煉丹士在製作常生不老藥，他們認為將一些不會腐敗的物質製做成藥丸給人食用，人體可以吸取其不腐不壞的特質而達到長生不老，而這些藥丸的成分有黃金、白銀等礦石。晉代道士葛洪《抱樸子•仙藥篇》記載其用雄黃、硝石、豬大腸油和松脂煉丹藥。雄黃中有大量的硫，硝石是強氧化劑，豬大腸油和松脂中含有碳，而硫、硝、碳是火藥的基本成份，這就是最早的火藥。

火藥爆炸原理

火藥爆炸的過程是一種氧化還原反應。當火藥中的混合物被點火燃燒後，鞭炮內迅速發生氧化還原反應，放出大量的熱，且因為鞭炮內粒子運動速度加快，又受限於火藥被紙、布或皮包裹住，所以壓力大大增加，外殼無法支撐便發生爆炸，而氣體產生的壓力則推動空氣發出巨大聲響，其聲響可超過120分貝，會對人的聽力造成傷害。

在火藥被點燃後，其壓力會達到300到500MPa，此壓力為大氣壓力的3000到5000倍，如在開放環境下施放火藥，因為火藥所產生的大量氣體會迅速逸散，所以無法達到如此大的壓力，但是如果在密閉空間下被點燃的話，氣體無法逸散，造成壓力過大，會迅速擠壓附近的空氣，形成一股強大的衝擊波，使物體爆炸，且物體碎片會四處射散，十分危險，這也是為什麼爆竹工廠爆炸是那麼危險的事。

火藥的成分

火藥，分為黑火藥和白火藥兩種，早期是以黑火藥為主，現在則漸漸改為白火藥。
黑火藥的成分為75%的硝酸鉀、15%的碳及10%的硫，因其為褐色，所以又稱為褐色火藥。其中氧化劑為硝酸鉀，遇熱時，會產生氧氣，還原劑則是碳和硫，受熱會產生二氧化硫、二氧化碳、硫酸鉀……等等化合物。
2KNO₃ + S＋C −> K₂S + 2NO₂↑+ CO₂↑

白火藥，現在許多廠商採用白火藥來製作爆竹，其成分為硫粉、次氯酸鉀和鋁粉，此混合物較黑火藥反應更猛烈、威力更大、也更危險。

在水中燃燒的火藥

因為火藥在燃燒時，會噴射出許多的二氧化硫和廢氣，而這些被噴射出的氣體具有隔絕水的作用，所以鞭炮可以在水中燃燒，而不熄滅。

火藥的應用

火藥在中國被發明，但是中國並沒有將它運用在軍事方面上，當火藥傳入西方後，才被大量使用於戰場上。現今，火藥已經有許多用途，像是用於軍事、太空火箭的發射、採礦、開鑿、鞭炮、煙火等等方面。

火藥的汙染

當燃燒火藥時，會產生大量的有害氣體，如二氧化硫、二氧化氮等等，二氧化硫在逸散到大氣中後，氧化為硫酸，在雲中形成酸雨，而酸雨會腐蝕許多工業設備和建築物，造成許多傷害，且會汙染河川，造成魚蝦的死亡，對於人體也會引起像是掉髮等許多不好的影響。二氧化氮，為一種有毒氣體，吸入後會造成中毒反應，據研究顯示和嬰兒猝死症有一定的關聯。

參考資料
1. 維基百科http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E9%BB%91%E7%81%AB%E8%97%A5
2. Yahoo奇摩知識+ http://tw.knowledge.yahoo.com/
3. 黑火藥製作教學http://www.wretch.cc/blog/she1478520/31832828
4. 黑火藥的實驗室製備http://www.twfirework.com/article-55.html
5. 火藥的發展與現代應用http://www.e-zone.com.hk/discuz/viewthread.php?tid=7178