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⑻ 火葯是誰發明的,古代哪個職業的人發明了它
是古代的道家人煉丹時發明的,就是孫思邈這個醫生發明的了,他老人家有一天不曉得抓了些什麼硫、硝、炭的東西就爆炸了,所以我們今天才有了火葯
火葯是中國古代煉丹家在煉丹過程中發明的.人類最早使用的火葯是黑火葯,它是我國勞動人民在一千多年前發明的.它的發明,聞名於世,被稱為我國古代科技的四大發明之一,在化學史上佔有重要的地位.
煉丹方士的以外發現
煉丹術在中國起源甚早,據史書所載,至少在戰國時期,即已有方士煉制不死之葯,且自始即受統治階級的支持與鼓勵.因此,歷代總有或多或少的所謂方士在進行煉制「長生不老」仙丹的實驗,也累積了一些實際的經驗與文字記錄(如東漢魏伯陽撰的《周易參同契》即為一例).三國以後,這些方士逐漸託身於應時而興的道教行列,大批的道士開始學習與嘗試煉丹的工作,於是煉丹術與新興的道教結合了起來.隨著道教的在我國日益盛行,煉丹術也隨之日漸發達,奠定了我國火葯與養生醫學發展的基礎.
煉丹家始終認為:如果在適當條件配合下,一種物質經過若干程序處理後,若與另一種物質相結合,則可以自動的將其原有的特質轉換到另一種物質身上,而凡人也有接受這種變化的可能.因此,他們利用燒煉的方法,企圖將一些不易腐壞的物質,特別是如黃金、白銀等礦石製造成易於吞食的丹丸,經由人吞食後,將其中「不腐不壞」的特質為人所吸取,以達到長生不死之效.上述理論今日看來顯然是無稽之談,然而自秦漢至隋唐之間的煉丹家卻深信不疑,許多企盼長享榮華富貴的帝王貴族們亦頗以為是.在這種背景的推動下,燒煉礦石設法使其體積變小硬度變軟,並去除其中原有的毒性,使其成為可吞食的丹丸,遂成為方士煉丹的主要內容.而礦石中的硫黃為煉丹家最常用的葯物之一,因硫黃可改變其它礦石的形態外貌.
硝石(其成分為硝酸鉀)則為古代制溶解金屬溶液的主要原料之一.因此,在利用燃燒方式製造丹丸時,可能由於偶然不慎將硫黃與硝石同時掉到炭火上,引發了產生火焰甚至爆炸聲響.煉丹家們從實際的經驗或有意的實驗中了解到,將適量的硫黃與硝石混合再加上木炭會著火甚至爆炸.晉代著名的道士葛洪在他撰寫的《抱朴子·仙葯篇》里有用雄黃、硝石、豬大腸油和松脂共煉丹葯的記載.雄黃含有大量的硫,硝石是強化劑,豬大腸油和松脂含有炭,硫、硝、炭是火葯的基本成份,這實際上已經是一種火葯了.
⑼ 諾貝爾發明火葯的故事
諾貝爾出生在一個非常貧困的家庭。1833年10月21日,諾貝爾在瑞典首都斯德哥爾摩出生了。 他的父親伊曼紐爾•諾貝爾是一位頗有才乾的機械師、發明家,但由於經營不佳,屢受挫折。他的母親是瑞典著名博物學家魯德貝克的後裔。諾貝爾剛出生的時候身 體不好,經常會生病,這讓本來就貧困的家庭生活變得更加艱難,他的母親為了讓這個孩子可以活下來,給予了他比其它孩子更多的關愛。
諾貝爾 的父親非常熱愛發明,並且對炸葯特別感興趣。有一天,父親的實驗室被自己研製的火葯炸毀了,父親的臉上也滿是灰塵,但是這次小意外讓諾貝爾的父親對進一步 發明炸葯充滿了信心。為了賺錢再建一個實驗室,諾貝爾的父親去了荷蘭,後來又去了俄國。而諾貝爾的母親則在離家不遠的地方開了個小店,靠賣一些乳製品和蔬 菜來維持家庭生活。由於家境貧寒,母親工作又很辛苦。所以諾貝爾很小就開始在大街上賣火柴,以此來減輕母親的負擔。這個時候的諾貝爾對火柴充滿了興趣,他 喜歡火柴的亮光劃過黑暗時給人們帶來的溫暖和光亮;他也喜歡火柴燃燒時散發出的那種淡淡的氣味;當然他也對父親一直執著的炸葯實驗充滿了興趣。
1841年,諾貝爾開始進入斯德哥爾摩的一所小學學習。諾貝爾就讀的小學大部分都是富家子弟,他們看不起穿著粗布衣服的諾貝爾。但是諾貝爾卻非常用功,盡管有時會因為身體不好而請假,但是勤奮的諾貝爾在每次期末考試都會考取第一名,這又讓那些富家子弟非常嫉妒。
1842 年1月,父親在俄國得到第一筆獎金之後,就把全家都接到了俄國的聖彼得堡,並在那裡開辦了一個製造水雷和炸葯的工廠。由於語言不通,諾貝爾來到俄同之後不 能去當地的學校讀書,只能請家庭教師教他們俄語和一般的常識。經過刻苦學習,諾貝爾很快就跟上了俄國學校的課程,並且像以前一樣每次考試都能取得非常優異 的成績。這時候的諾貝爾對炸葯充滿了興趣和渴望,為此他經常把父親工廠里的炸葯偷出來,自己偷偷地燃放。當諾貝爾的這一危險的行為遭到禁止之後,他做了一 件讓所有人都想不到的事——自己研究並製作炸葯。諾貝爾在父親的書里發現了製造火葯的配方,並且自己親自動手配製起來。他從家裡把冬天燒火的木炭找了出 來,再從火柴上把硫磺刮下來,接著去父親的工廠里偷來硝酸鉀。通過多次實驗之後,諾貝爾知道了製造火葯時這些成分的最佳混合比例。
15歲 的時候,諾貝爾按照父親的意思,去了義大利等國留學,畢業後回到了瑞典。在國外生活的幾年讓諾貝爾體會到了語言的ffi要性,於是他在空閑的時間學習r英 語、法語和德語。後來諾貝爾在美國留學的時候,了解了當時工業發展的實際情況,認識到了炸葯對未來生活的重要性,千是在1854年,他又回到了父親的身 邊,決定以後要從事化學研究,並且要對現有的炸葯進行改造。'
事實上,在唐朝的時候中國人就已經發明了黑火葯,只是在運輸和使用時非常危 險,一不小心就會引起爆炸和火災。後來,黑火葯傳到了歐洲,歐洲人並不滿足黑火葯的性能,於是他們希望能夠製造出更猛烈的炸葯。諾貝爾剛好正處在有這一要 求的時代。一次,•當諾貝爾聽說法國已經有人研究出了一種具有良好性能的炸葯時,內心再也按捺不住改造火葯的沖動,諾貝爾對研製火葯的熱情再次被激發了。
當 時有個義大利人已經製造出了一種叫硝化甘油的強烈爆炸性液體,但是這種液體在運輸和製造的過程中都非常危險,輕微的震動就有可能導致爆炸。於是,諾貝爾開 始專心致力於引爆物的發明,他用了三四年的時間,終於研究成功了一種現在的引信雷管中仍在使用的炸葯引爆葯——雷酸汞。
在這次研製的過程 中,諾貝爾差點丟掉了自己年輕的生命。因為就在諾貝爾的實驗即將成功時,他的實驗室突然發生了爆炸,當人們都以為諾貝爾就這樣葬送了自己的生命時,奇跡產 生了。當硝煙散去,諾貝爾竟然從廢墟中爬了出來,滿臉的傷痕,滿身的血跡。但是諾貝爾不顧身體的疼痛,在眾人震驚的目光中,激動地跳了起來,因為這一次他 成功了。他說:只要試驗成功了,身t的傷痛根本算不了什麼。
接下來,諾貝爾又開始研製硝化甘油的穩定劑。開始他將硝化甘油和黑火葯放在一 起,但是那隻會引起燃燒而不是燦炸;後來,他又用甲醇的液體代替了黑火葯,而這一次,他取得了很好的效果,在瑞典獲得了這一發明的專利。就這樣諾貝爾和他 的父親帶著這項專利,來到了法國。拿破崙三世很看重他們的發明,給了他們10萬法郎,並允許他們在海倫坡建造了一個實驗室。正當諾貝爾和他的父親沉浸在巨 大的喜悅中時,不幸的事情發生了。海倫坡實驗室發生了意外的大爆炸,這一次爆炸不僅把諾貝爾的父親炸成了半身不遂,而且使諾貝爾正在做實驗的弟弟丟掉了生 命。更重要的是,這次爆炸之後,人們對諾貝爾的實驗產生了憎惡之情,於是身敗名裂的諾貝爾回到了瑞典。
為了不使無辜的人受到傷害,諾貝爾 在馬拉湖上租了一艘船,並在船上建了一個實驗室。他這一瘋狂的舉動,換來了「科學瘋子」的稱號。可是在船上做實驗是很不方便的事情,於是經過多次申請之 後,政府允許諾貝爾在一個遠離市區的地方建起了世界上第一座正式生產硝化甘油的工廠。此時的諾貝爾並沒有意識到危險正悄悄地向他靠近。因為硝化甘油是用濃 硫酸跟甘油反應製成的,所以在成品中經常會有硫酸的殘留,而這樣的後果會促使硝化甘油自行分解而導致爆炸。所以,正當諾貝爾生產的硝化甘油銷往世界各地 時,噩耗從世界各地傳回到了諾貝爾的耳朵里——很多地方由於硝化甘油而引起了火車、輪船、庫房、工廠的大爆炸。這種災難性的爆炸讓人們感到恐慌。於是世界 各國政府都下令禁止使用硝化甘油。
然而,諾貝爾並沒有因為各國政府對硝化甘油的禁令而感到沮喪,相反,這更堅定了他要發明硝化甘油穩定劑 的信念。於是,諾貝爾來到了使用硝化甘油最多的美國加利福尼亞州進行考察,還在那裡建了工廠,並且開始致力於硝化甘油的改善工作。就這樣,經過艱苦的實 驗、多次的失敗之後,諾貝爾發現可以用硅藻土來使硝化甘油變得安全,因為硅藻土是一種多孔性固體物質,所以它可以吸收硝化廿油。這一次諾貝爾終於成功了, 他研製出的炸葯不僅葯力猛,而且還非常安全。1868年,諾貝爾和他的父親獲得了瑞典科學院頒發的最高獎「雷特斯泰獎」。喜歡鑽研的諾貝爾在1875年成 功製成了可以在水中使用的膠體炸葯,並且在此基礎上研製了葜定軍事工業基礎的顆粒狀的無煙火葯。為此,諾貝爾有了「炸葯大王」的美稱。
⑽ 合成氨和硝酸製造是怎麼來的
到19世紀中期,人們對植物生長的機理已經有了一定的認識,越來越注意到氨對生物的作用。氟是一切生物蛋白質組成中不可缺少的元素。因而它在自然界中對人類以及其他生物的生存有很重要的意義。自然界中氮的總含量約佔地殼全部質量的0.04%,大部分以單質狀態存在於大氣中。空氣中含有約78%的氮氣,是空氣的主要組成部分。但是,不論是人或其他生物(除少數生物外),都不能從空氣中直接吸收這種游離狀態的氮作為自己的養料。植物只能靠根部從土壤中吸收含氮的化合物轉變成蛋白質。人和其他動物只能攝食各種植物和動物體內已經制好了的蛋白質來補充自己的需要。因此生物從自然界索取氮作為自身營養的問題最終歸結為植物由土壤吸收含氮化合物的問題。
土壤中含氧化合物的主要來源是:動物的排泄物或動植物的屍體進入土壤後轉變形成;雷雨放電時在大氣中形成氮的氧化物溶於雨水被帶入土壤;某些與豆科植物共生的根瘤菌吸收空氣中的氯氣生成一些氟的化合物。但是這些來源遠遠不能補償大規模農業生產的需要。於是如何使大氣中游離的氟氣轉變成能為植物吸收的氮的化合物,也就是氨的固定,成為化學家們探索的課題。
這個課題在20世紀初取得突破。首先是在1898年德國化學教授弗蘭克和他的助手羅特與卡羅博士發現,碳化鋇在氮氣中加熱後有氰化鋇和氰氨基鋇生成,接著發現碳化鈣在氮氣中加熱到1000℃以上,也能生成氰氨基鈣,並發現氰氨基鈣水解後產生氨,於是首先建議將氰氨基鈣用做肥料。1904年在德國建立了第一個工業生產裝置。1905年在義大利也建立工廠,隨後在美國、加拿大相繼建廠。到1921年氰氨基鈣在世界產量達每年50萬噸,但從此以後新工廠建造漸漸停止,因為由氫和氮直接合成氨的工業在悄然興起。
隨後,開始利用電力使氮氣和氧氣直接化合,生成氯的氧化物,溶於水生成硝酸和亞硝酸。
要使這個方法在工業生產中實現,需要強大的電力、穩定的電弧。1904年這個實驗由挪威物理學教授伯克蘭德和工程師艾德設計完成。他們用通有冷卻水的銅管作為電極,通入交流電。對生成的電弧加上一具強磁場,使電弧形成一個振盪的圓盤狀,火焰的面積因此增加很大,溫度可達3300℃。此裝置於1905年在挪威諾托登投入運轉。挪威具有強大的水力發電裝置,能夠利用這一方法製取硝酸。但是這種製取硝酸的方法在氧的氧化法制硝酸出現後,很快就失去了工業價值。
氨的氧化是先從合成氨開始。合成氧的發明是第三個氮的化學固定方法。
氨又稱阿摩尼亞氣。這個詞來自古埃及的司生命和生殖的神。這是由於在古埃及司生命和生殖神神殿旁堆集著來朝拜人騎的駱駝糞和剩餘的供品,逐漸形成氯化銨。含氮的有機物、動植物的屍體和排泄物在細菌的作用下均能生成氨。
1774年普利斯特里加熱氯化銨和氫氧化鈣的混合物,利用排汞取氣法,首先收集到氨。1784年貝托萊分析確定氨是由氮和氫組成。19世紀很多化學家們試圖從氯氣和氫氣合成氧,採用催化劑、電弧、高溫、高壓等手段進行試驗,一直未能獲得成功,以致有人認為氮和氫合成氨是不可能實現的。
直到19世紀,在化學熱力學、化學動力學和催化劑等這些新學科研究領域取得一定進展後,才使一些化學家在正確理論指導下,對合成氨的反應進行了有效的研究而取得成功。
1904年,德國化學家哈伯利用陶瓷管,內充填鐵催化劑,進行合成試驗。測定出在常壓下和高溫1020℃反應達到平衡時,氣體混合物中存在有0.012%體積的氨。在1904~1911年,他先後進行了兩萬多次試驗,根據試驗的數據,他認為使反應氣體在高壓下循環加工,並從這個循環中不斷將反應生成的氨分離出來,可使這個工藝過程實現。1909年,他申請了用鋨和鈾、碳化鈾的混合物作催化劑的專利。1910年5月終於在實驗室取得可喜成果。
哈伯把成功的實驗運用到工業生產,得到德國巴迪希苯胺和純鹼公司工程師博施、拉普、米塔赫等人的合作。1910年7月博施製成合成氨工業必需的高壓設備;拉普解決了高溫、高壓下機械方面一系列難題;米塔赫研製成功用於工業合成氨的含少量三氧化二鋁和鉀鹼助催化劑的鐵催化劑。他們於1911年在奧堡建立起世界上第一個合成氨的工業裝置,設置氨的生產能力為年產9000噸,在1913年9月9日開工。從此完成了氮的人工固定。
氫的合成不僅僅是合成了氨,更創造了高壓下促進化學反應的先例。隨後德國化學家貝吉烏斯將高壓法用於多種化工產品的生產,1920年用高壓法實現了煤的液化,合成人造汽油成功。
由此,哈伯獲得了1918年諾貝爾化學獎;博施和貝吉烏斯共同獲得了1931年諾貝爾化學獎。
但是,哈伯雖然創造了挽救千百萬飢餓生靈的方法,卻又設計一種致人於死地的可怕手段。
1915年4月22日下午5時左右,第一次世界大戰爆發,德國將裝有氯氣的近6000個鋼瓶約180多噸氯氣打開散向守衛在比利時伊普爾城防線的加拿大盟軍和法裔阿爾及利亞軍隊,造成1.5萬人傷亡,其中5000人死亡,是有史以來第一次把化學武器用於軍事進攻中。這是哈伯策劃的。他的妻子是一位化學博士,曾懇求他放棄這項工作,遭到丈夫拒絕後用哈伯的手槍自殺。對此,哈伯遭到後人的譴責和唾罵。
合成氨中的氫氣來自水,氨氣來自空氣。向裝有煤的煤氣發生爐的爐底鼓入空氣,使煤燃燒。當爐溫達到1000℃左右時,通入水蒸氣,產生一氧化碳和氫氣,同時吸收熱量。為了維持爐中溫度,在實際操作中,是將空氣和水蒸氣交替鼓入,這樣得到的氣體叫半水煤氣。它的組成大致如下:
H2:38%~42%N2:21%~23%CO:30%~32%CO2:8%~9%H2S:0.2%~0.5%半水煤氣中氫氣和氯氣是合成氨所需的,其他氣體需要除去。
硫化氫(H2S)是利用氨水吸收。
一氧化碳是在催化劑存在下加熱與水反應變換成二氧化碳和氫氣,經過變換的氣體叫變換氣。
變換氣中的二氧化碳在水中的溶解度顯著大於變換氣中其他組分,所以用水就可除去,也可以用鹼液、氨水吸收。
生成的碳酸氫銨(NH4HCO3)正是我國農村使用的小化肥。
少量一氧化碳是通過醋酸銅氨液吸收來除凈的。
得到純凈的氫氣和氮氣的混合物經壓縮進入合成塔,在一定溫度和壓力下通過催化劑,部分合成氨。由於氨氣易液化,在常壓和-33.4℃即轉變成液體,從合成塔中出來的氮氣、氫氣和氨氣進入冷卻器,氨氣被液化,而氮和氫仍是氣體。再通過分離器,氨氣就與氮氣、氫氣兩種氣體分離。未反應的氮氣、氫氣兩種氣體用循環壓縮機送入合成塔循環使用。
氨的合成也為製取硝酸開辟了一條途徑。8世紀阿拉伯煉金術士賈伯的著作里講述到硝酸的製取:蒸餾1磅綠礬和半磅硝石得到一種酸,很好地溶解一些金屬。如果添加1/4磅氯化銨,效果更好。
綠礬蒸餾後得到硫酸,與硝石作用,得到硝酸,添加氯化銨,就得到鹽酸。
3份鹽酸和1份硝酸的混合液就是王水。
從8世紀開始,歐洲人利用硝石與綠礬製取硝酸。在硫酸擴大生產後,逐漸利用硝酸鈉與硫酸作用製取硝酸。
前面曾提到20世紀初利用一氧化氮氧化製取硝酸的方法,不過那種方法要消耗大量電力。
早在1830年法國化學品製造商人庫爾曼就提出氨在鉑的催化下與氧氣結合,形成硝酸和水。
1906年,拉脫維亞化學家奧斯特瓦爾德將這一方法工業化,1918年引進英國。
隨後催化劑不斷更換。俄羅斯化學家安德列夫在1914年改用鉑銥合金;弗蘭克和卡羅研究用氧化鈰和氧化釷的混合物,催化作用遜於鉑,但價低廉;現在使用的多是鉑銠合金,並在高溫下,氨先被氧化成一氧化氮,然後是二氧化氮。二氧化氮溶於水成硝酸。