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⑻ 火药是谁发明的,古代哪个职业的人发明了它
是古代的道家人炼丹时发明的,就是孙思邈这个医生发明的了,他老人家有一天不晓得抓了些什么硫、硝、炭的东西就爆炸了,所以我们今天才有了火药
火药是中国古代炼丹家在炼丹过程中发明的.人类最早使用的火药是黑火药,它是我国劳动人民在一千多年前发明的.它的发明,闻名于世,被称为我国古代科技的四大发明之一,在化学史上占有重要的地位.
炼丹方士的以外发现
炼丹术在中国起源甚早,据史书所载,至少在战国时期,即已有方士炼制不死之药,且自始即受统治阶级的支持与鼓励.因此,历代总有或多或少的所谓方士在进行炼制“长生不老”仙丹的实验,也累积了一些实际的经验与文字记录(如东汉魏伯阳撰的《周易参同契》即为一例).三国以后,这些方士逐渐托身于应时而兴的道教行列,大批的道士开始学习与尝试炼丹的工作,于是炼丹术与新兴的道教结合了起来.随着道教的在我国日益盛行,炼丹术也随之日渐发达,奠定了我国火药与养生医学发展的基础.
炼丹家始终认为:如果在适当条件配合下,一种物质经过若干程序处理后,若与另一种物质相结合,则可以自动的将其原有的特质转换到另一种物质身上,而凡人也有接受这种变化的可能.因此,他们利用烧炼的方法,企图将一些不易腐坏的物质,特别是如黄金、白银等矿石制造成易于吞食的丹丸,经由人吞食后,将其中“不腐不坏”的特质为人所吸取,以达到长生不死之效.上述理论今日看来显然是无稽之谈,然而自秦汉至隋唐之间的炼丹家却深信不疑,许多企盼长享荣华富贵的帝王贵族们亦颇以为是.在这种背景的推动下,烧炼矿石设法使其体积变小硬度变软,并去除其中原有的毒性,使其成为可吞食的丹丸,遂成为方士炼丹的主要内容.而矿石中的硫黄为炼丹家最常用的药物之一,因硫黄可改变其它矿石的形态外貌.
硝石(其成分为硝酸钾)则为古代制溶解金属溶液的主要原料之一.因此,在利用燃烧方式制造丹丸时,可能由于偶然不慎将硫黄与硝石同时掉到炭火上,引发了产生火焰甚至爆炸声响.炼丹家们从实际的经验或有意的实验中了解到,将适量的硫黄与硝石混合再加上木炭会着火甚至爆炸.晋代著名的道士葛洪在他撰写的《抱朴子·仙药篇》里有用雄黄、硝石、猪大肠油和松脂共炼丹药的记载.雄黄含有大量的硫,硝石是强化剂,猪大肠油和松脂含有炭,硫、硝、炭是火药的基本成份,这实际上已经是一种火药了.
⑼ 诺贝尔发明火药的故事
诺贝尔出生在一个非常贫困的家庭。1833年10月21日,诺贝尔在瑞典首都斯德哥尔摩出生了。 他的父亲伊曼纽尔•诺贝尔是一位颇有才干的机械师、发明家,但由于经营不佳,屡受挫折。他的母亲是瑞典著名博物学家鲁德贝克的后裔。诺贝尔刚出生的时候身 体不好,经常会生病,这让本来就贫困的家庭生活变得更加艰难,他的母亲为了让这个孩子可以活下来,给予了他比其它孩子更多的关爱。
诺贝尔 的父亲非常热爱发明,并且对炸药特别感兴趣。有一天,父亲的实验室被自己研制的火药炸毁了,父亲的脸上也满是灰尘,但是这次小意外让诺贝尔的父亲对进一步 发明炸药充满了信心。为了赚钱再建一个实验室,诺贝尔的父亲去了荷兰,后来又去了俄国。而诺贝尔的母亲则在离家不远的地方开了个小店,靠卖一些乳制品和蔬 菜来维持家庭生活。由于家境贫寒,母亲工作又很辛苦。所以诺贝尔很小就开始在大街上卖火柴,以此来减轻母亲的负担。这个时候的诺贝尔对火柴充满了兴趣,他 喜欢火柴的亮光划过黑暗时给人们带来的温暖和光亮;他也喜欢火柴燃烧时散发出的那种淡淡的气味;当然他也对父亲一直执着的炸药实验充满了兴趣。
1841年,诺贝尔开始进入斯德哥尔摩的一所小学学习。诺贝尔就读的小学大部分都是富家子弟,他们看不起穿着粗布衣服的诺贝尔。但是诺贝尔却非常用功,尽管有时会因为身体不好而请假,但是勤奋的诺贝尔在每次期末考试都会考取第一名,这又让那些富家子弟非常嫉妒。
1842 年1月,父亲在俄国得到第一笔奖金之后,就把全家都接到了俄国的圣彼得堡,并在那里开办了一个制造水雷和炸药的工厂。由于语言不通,诺贝尔来到俄同之后不 能去当地的学校读书,只能请家庭教师教他们俄语和一般的常识。经过刻苦学习,诺贝尔很快就跟上了俄国学校的课程,并且像以前一样每次考试都能取得非常优异 的成绩。这时候的诺贝尔对炸药充满了兴趣和渴望,为此他经常把父亲工厂里的炸药偷出来,自己偷偷地燃放。当诺贝尔的这一危险的行为遭到禁止之后,他做了一 件让所有人都想不到的事——自己研究并制作炸药。诺贝尔在父亲的书里发现了制造火药的配方,并且自己亲自动手配制起来。他从家里把冬天烧火的木炭找了出 来,再从火柴上把硫磺刮下来,接着去父亲的工厂里偷来硝酸钾。通过多次实验之后,诺贝尔知道了制造火药时这些成分的最佳混合比例。
15岁 的时候,诺贝尔按照父亲的意思,去了意大利等国留学,毕业后回到了瑞典。在国外生活的几年让诺贝尔体会到了语言的ffi要性,于是他在空闲的时间学习r英 语、法语和德语。后来诺贝尔在美国留学的时候,了解了当时工业发展的实际情况,认识到了炸药对未来生活的重要性,千是在1854年,他又回到了父亲的身 边,决定以后要从事化学研究,并且要对现有的炸药进行改造。'
事实上,在唐朝的时候中国人就已经发明了黑火药,只是在运输和使用时非常危 险,一不小心就会引起爆炸和火灾。后来,黑火药传到了欧洲,欧洲人并不满足黑火药的性能,于是他们希望能够制造出更猛烈的炸药。诺贝尔刚好正处在有这一要 求的时代。一次,•当诺贝尔听说法国已经有人研究出了一种具有良好性能的炸药时,内心再也按捺不住改造火药的冲动,诺贝尔对研制火药的热情再次被激发了。
当 时有个意大利人已经制造出了一种叫硝化甘油的强烈爆炸性液体,但是这种液体在运输和制造的过程中都非常危险,轻微的震动就有可能导致爆炸。于是,诺贝尔开 始专心致力于引爆物的发明,他用了三四年的时间,终于研究成功了一种现在的引信雷管中仍在使用的炸药引爆药——雷酸汞。
在这次研制的过程 中,诺贝尔差点丢掉了自己年轻的生命。因为就在诺贝尔的实验即将成功时,他的实验室突然发生了爆炸,当人们都以为诺贝尔就这样葬送了自己的生命时,奇迹产 生了。当硝烟散去,诺贝尔竟然从废墟中爬了出来,满脸的伤痕,满身的血迹。但是诺贝尔不顾身体的疼痛,在众人震惊的目光中,激动地跳了起来,因为这一次他 成功了。他说:只要试验成功了,身t的伤痛根本算不了什么。
接下来,诺贝尔又开始研制硝化甘油的稳定剂。开始他将硝化甘油和黑火药放在一 起,但是那只会引起燃烧而不是灿炸;后来,他又用甲醇的液体代替了黑火药,而这一次,他取得了很好的效果,在瑞典获得了这一发明的专利。就这样诺贝尔和他 的父亲带着这项专利,来到了法国。拿破仑三世很看重他们的发明,给了他们10万法郎,并允许他们在海伦坡建造了一个实验室。正当诺贝尔和他的父亲沉浸在巨 大的喜悦中时,不幸的事情发生了。海伦坡实验室发生了意外的大爆炸,这一次爆炸不仅把诺贝尔的父亲炸成了半身不遂,而且使诺贝尔正在做实验的弟弟丢掉了生 命。更重要的是,这次爆炸之后,人们对诺贝尔的实验产生了憎恶之情,于是身败名裂的诺贝尔回到了瑞典。
为了不使无辜的人受到伤害,诺贝尔 在马拉湖上租了一艘船,并在船上建了一个实验室。他这一疯狂的举动,换来了“科学疯子”的称号。可是在船上做实验是很不方便的事情,于是经过多次申请之 后,政府允许诺贝尔在一个远离市区的地方建起了世界上第一座正式生产硝化甘油的工厂。此时的诺贝尔并没有意识到危险正悄悄地向他靠近。因为硝化甘油是用浓 硫酸跟甘油反应制成的,所以在成品中经常会有硫酸的残留,而这样的后果会促使硝化甘油自行分解而导致爆炸。所以,正当诺贝尔生产的硝化甘油销往世界各地 时,噩耗从世界各地传回到了诺贝尔的耳朵里——很多地方由于硝化甘油而引起了火车、轮船、库房、工厂的大爆炸。这种灾难性的爆炸让人们感到恐慌。于是世界 各国政府都下令禁止使用硝化甘油。
然而,诺贝尔并没有因为各国政府对硝化甘油的禁令而感到沮丧,相反,这更坚定了他要发明硝化甘油稳定剂 的信念。于是,诺贝尔来到了使用硝化甘油最多的美国加利福尼亚州进行考察,还在那里建了工厂,并且开始致力于硝化甘油的改善工作。就这样,经过艰苦的实 验、多次的失败之后,诺贝尔发现可以用硅藻土来使硝化甘油变得安全,因为硅藻土是一种多孔性固体物质,所以它可以吸收硝化廿油。这一次诺贝尔终于成功了, 他研制出的炸药不仅药力猛,而且还非常安全。1868年,诺贝尔和他的父亲获得了瑞典科学院颁发的最高奖“雷特斯泰奖”。喜欢钻研的诺贝尔在1875年成 功制成了可以在水中使用的胶体炸药,并且在此基础上研制了葜定军事工业基础的颗粒状的无烟火药。为此,诺贝尔有了“炸药大王”的美称。
⑽ 合成氨和硝酸制造是怎么来的
到19世纪中期,人们对植物生长的机理已经有了一定的认识,越来越注意到氨对生物的作用。氟是一切生物蛋白质组成中不可缺少的元素。因而它在自然界中对人类以及其他生物的生存有很重要的意义。自然界中氮的总含量约占地壳全部质量的0.04%,大部分以单质状态存在于大气中。空气中含有约78%的氮气,是空气的主要组成部分。但是,不论是人或其他生物(除少数生物外),都不能从空气中直接吸收这种游离状态的氮作为自己的养料。植物只能靠根部从土壤中吸收含氮的化合物转变成蛋白质。人和其他动物只能摄食各种植物和动物体内已经制好了的蛋白质来补充自己的需要。因此生物从自然界索取氮作为自身营养的问题最终归结为植物由土壤吸收含氮化合物的问题。
土壤中含氧化合物的主要来源是:动物的排泄物或动植物的尸体进入土壤后转变形成;雷雨放电时在大气中形成氮的氧化物溶于雨水被带入土壤;某些与豆科植物共生的根瘤菌吸收空气中的氯气生成一些氟的化合物。但是这些来源远远不能补偿大规模农业生产的需要。于是如何使大气中游离的氟气转变成能为植物吸收的氮的化合物,也就是氨的固定,成为化学家们探索的课题。
这个课题在20世纪初取得突破。首先是在1898年德国化学教授弗兰克和他的助手罗特与卡罗博士发现,碳化钡在氮气中加热后有氰化钡和氰氨基钡生成,接着发现碳化钙在氮气中加热到1000℃以上,也能生成氰氨基钙,并发现氰氨基钙水解后产生氨,于是首先建议将氰氨基钙用做肥料。1904年在德国建立了第一个工业生产装置。1905年在意大利也建立工厂,随后在美国、加拿大相继建厂。到1921年氰氨基钙在世界产量达每年50万吨,但从此以后新工厂建造渐渐停止,因为由氢和氮直接合成氨的工业在悄然兴起。
随后,开始利用电力使氮气和氧气直接化合,生成氯的氧化物,溶于水生成硝酸和亚硝酸。
要使这个方法在工业生产中实现,需要强大的电力、稳定的电弧。1904年这个实验由挪威物理学教授伯克兰德和工程师艾德设计完成。他们用通有冷却水的铜管作为电极,通入交流电。对生成的电弧加上一具强磁场,使电弧形成一个振荡的圆盘状,火焰的面积因此增加很大,温度可达3300℃。此装置于1905年在挪威诺托登投入运转。挪威具有强大的水力发电装置,能够利用这一方法制取硝酸。但是这种制取硝酸的方法在氧的氧化法制硝酸出现后,很快就失去了工业价值。
氨的氧化是先从合成氨开始。合成氧的发明是第三个氮的化学固定方法。
氨又称阿摩尼亚气。这个词来自古埃及的司生命和生殖的神。这是由于在古埃及司生命和生殖神神殿旁堆集着来朝拜人骑的骆驼粪和剩余的供品,逐渐形成氯化铵。含氮的有机物、动植物的尸体和排泄物在细菌的作用下均能生成氨。
1774年普利斯特里加热氯化铵和氢氧化钙的混合物,利用排汞取气法,首先收集到氨。1784年贝托莱分析确定氨是由氮和氢组成。19世纪很多化学家们试图从氯气和氢气合成氧,采用催化剂、电弧、高温、高压等手段进行试验,一直未能获得成功,以致有人认为氮和氢合成氨是不可能实现的。
直到19世纪,在化学热力学、化学动力学和催化剂等这些新学科研究领域取得一定进展后,才使一些化学家在正确理论指导下,对合成氨的反应进行了有效的研究而取得成功。
1904年,德国化学家哈伯利用陶瓷管,内充填铁催化剂,进行合成试验。测定出在常压下和高温1020℃反应达到平衡时,气体混合物中存在有0.012%体积的氨。在1904~1911年,他先后进行了两万多次试验,根据试验的数据,他认为使反应气体在高压下循环加工,并从这个循环中不断将反应生成的氨分离出来,可使这个工艺过程实现。1909年,他申请了用锇和铀、碳化铀的混合物作催化剂的专利。1910年5月终于在实验室取得可喜成果。
哈伯把成功的实验运用到工业生产,得到德国巴迪希苯胺和纯碱公司工程师博施、拉普、米塔赫等人的合作。1910年7月博施制成合成氨工业必需的高压设备;拉普解决了高温、高压下机械方面一系列难题;米塔赫研制成功用于工业合成氨的含少量三氧化二铝和钾碱助催化剂的铁催化剂。他们于1911年在奥堡建立起世界上第一个合成氨的工业装置,设置氨的生产能力为年产9000吨,在1913年9月9日开工。从此完成了氮的人工固定。
氢的合成不仅仅是合成了氨,更创造了高压下促进化学反应的先例。随后德国化学家贝吉乌斯将高压法用于多种化工产品的生产,1920年用高压法实现了煤的液化,合成人造汽油成功。
由此,哈伯获得了1918年诺贝尔化学奖;博施和贝吉乌斯共同获得了1931年诺贝尔化学奖。
但是,哈伯虽然创造了挽救千百万饥饿生灵的方法,却又设计一种致人于死地的可怕手段。
1915年4月22日下午5时左右,第一次世界大战爆发,德国将装有氯气的近6000个钢瓶约180多吨氯气打开散向守卫在比利时伊普尔城防线的加拿大盟军和法裔阿尔及利亚军队,造成1.5万人伤亡,其中5000人死亡,是有史以来第一次把化学武器用于军事进攻中。这是哈伯策划的。他的妻子是一位化学博士,曾恳求他放弃这项工作,遭到丈夫拒绝后用哈伯的手枪自杀。对此,哈伯遭到后人的谴责和唾骂。
合成氨中的氢气来自水,氨气来自空气。向装有煤的煤气发生炉的炉底鼓入空气,使煤燃烧。当炉温达到1000℃左右时,通入水蒸气,产生一氧化碳和氢气,同时吸收热量。为了维持炉中温度,在实际操作中,是将空气和水蒸气交替鼓入,这样得到的气体叫半水煤气。它的组成大致如下:
H2:38%~42%N2:21%~23%CO:30%~32%CO2:8%~9%H2S:0.2%~0.5%半水煤气中氢气和氯气是合成氨所需的,其他气体需要除去。
硫化氢(H2S)是利用氨水吸收。
一氧化碳是在催化剂存在下加热与水反应变换成二氧化碳和氢气,经过变换的气体叫变换气。
变换气中的二氧化碳在水中的溶解度显著大于变换气中其他组分,所以用水就可除去,也可以用碱液、氨水吸收。
生成的碳酸氢铵(NH4HCO3)正是我国农村使用的小化肥。
少量一氧化碳是通过醋酸铜氨液吸收来除净的。
得到纯净的氢气和氮气的混合物经压缩进入合成塔,在一定温度和压力下通过催化剂,部分合成氨。由于氨气易液化,在常压和-33.4℃即转变成液体,从合成塔中出来的氮气、氢气和氨气进入冷却器,氨气被液化,而氮和氢仍是气体。再通过分离器,氨气就与氮气、氢气两种气体分离。未反应的氮气、氢气两种气体用循环压缩机送入合成塔循环使用。
氨的合成也为制取硝酸开辟了一条途径。8世纪阿拉伯炼金术士贾伯的著作里讲述到硝酸的制取:蒸馏1磅绿矾和半磅硝石得到一种酸,很好地溶解一些金属。如果添加1/4磅氯化铵,效果更好。
绿矾蒸馏后得到硫酸,与硝石作用,得到硝酸,添加氯化铵,就得到盐酸。
3份盐酸和1份硝酸的混合液就是王水。
从8世纪开始,欧洲人利用硝石与绿矾制取硝酸。在硫酸扩大生产后,逐渐利用硝酸钠与硫酸作用制取硝酸。
前面曾提到20世纪初利用一氧化氮氧化制取硝酸的方法,不过那种方法要消耗大量电力。
早在1830年法国化学品制造商人库尔曼就提出氨在铂的催化下与氧气结合,形成硝酸和水。
1906年,拉脱维亚化学家奥斯特瓦尔德将这一方法工业化,1918年引进英国。
随后催化剂不断更换。俄罗斯化学家安德列夫在1914年改用铂铱合金;弗兰克和卡罗研究用氧化铈和氧化钍的混合物,催化作用逊于铂,但价低廉;现在使用的多是铂铑合金,并在高温下,氨先被氧化成一氧化氮,然后是二氧化氮。二氧化氮溶于水成硝酸。