花火の兄弟!?古典的な火薬、黒色火薬のちょっとドヤれる話

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初出:2017/04/25 Vol.221 黒色火薬のはなし

火薬の歴史

黒色火薬。今回はこの古典的な火薬について知っておくとドヤれる話をまとめてみます。

火薬の起源は中国起源説、ローマ起源説など諸説有り、名前が残っている人物というのは、火薬の配合比を概ね検討付けたロジャー・ベーコン、1250年頃のフランシスコ修道会に所属していた黒魔術師(black magic)ベルトルド・シュワルツなどがある。
当時は戦いは騎士道という世界に、大砲という労せず安全に大量破壊ができるというのは外法とされていたそうで、そういう不名誉を嫌い、ベルトルド・シュワルツは存在しない人物という説もあるそうです。

ともあれ、酸化剤(硝石)とイオウと炭を混ぜれば爆発するものができるという発明はあちこちで行われ、その後、発破火薬や無煙火薬、アンモン火薬にグアニジン火薬などいろいろな組成と配合のものが生み出されて現代に至ります。

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火薬の仕組み

火薬は、硝酸塩、イオウ、炭という3種類の材料を配合したもので、その配合比はwikiや化学の教科書にも載っているわけですが、実はこの3つの混合状態こそが火薬の組成を決めるもので、確かに3種類の材料を混ぜれば出来上がるのですが、理想的には木炭の粒子に硝酸塩が染みこんでおり、多孔質の炭の表面をイオウの粉末がフタをしているように嵌まっているという状態が最も理想的な威力を出す火薬の状態です。

科学的に考えると炭素と酸化剤でススや水、そして二酸化炭素などの燃焼ガスに急激に熱膨張することで「爆発力」という威力を得ることができるのですが、そう考えると、イオウは明らかに邪魔者です。酸化剤(硝石)と炭だけでも良さそうなものですが、イオウは何をしてるんでしょうか?

実はイオウこそ火薬の着火に最も貢献しているもので、酸化剤の染みこんだ炭同士では熱の交換があまりうまく行かず、火の付いた部分だけが燃えて終わりになってしまうわけで、そこで、燃えやすいイオウがつなぎとして入ることで、瞬間的に全体に火を伝えることができるわけです。

その燃える炭に金属塩などをいれると赤や緑の煙火、つまりは花火が出来上がるわけで、花火は黒色火薬の兄弟にあたるわけです。

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