Хімія та Хімікі № 4 2011
Спочатку порох використовувався лише у вигляді м'якоті, проте вона створювала значні незручності у користуванні. Через розвинену поверхню порохова м'якоть легко могла відволожитися (дерев'яне вугілля гігроскопічне), відміряти і перевозити її було незручно, порохова м'якоть прилипала до стінок стовбура зброї, легко "просочувалася" через найменші щілини в тарі і т.д.
"Стрільба порохової м'якоттю була справою повільною і непередбачуваною. Коли частки пороху тісно спресовані, заряд горить тільки на поверхні. Свого часу китайці використовували цю властивість у своїх "вогняних списах" і ракетах. Але в гарматі вся маса пороху повинна стрімко згоряти. міг доверху набити порохом зарядну камеру своєї бомбарди: слід було залишити ретельно розрахований вільний простір, щоб пухкий заряд спалахнув досить ефективно.
Коли порох підпалювали через запальний отвір, він спочатку спалахував тільки на поверхні. В результаті горіння виникала турбулентність, яка перемішувала решту пороху, і він теж відразу спалахував. Якщо порошок був спресований занадто щільно або, навпаки, був занадто рихлим, або не був правильно розподілений всередині камери, горіння могло виявитися нерівномірним, а постріл - недостатньо потужним.
Позбутися цих незручностей допоміг винахід зернення пороху: у якийсь момент майстри відкрили спосіб вологого розтирання, що дозволяє досягти більш ретельного змішування. З отриманої пасти ліпили довільної величини коржика та висушували їх. У такому вигляді порох менше відволожувався. Перед боєм артилеристи знову розмелювали порох. При цьому деякейого кількість залишалася у вигляді крихти - було помічено, що в такому вигляді порох швидше горить і має більшу силу.
"Сьогодні нам цілком зрозуміло, чому подрібнені "коржики" давали потужніший вибух. Для поширення вогню всередині порохового заряду необхідний аерозоль - повітряна завись крапель розплавленої селітри: вона підпалює частинки заряду одну за одною. Щоб це відбувалося, необхідний вільний простір між частинками. Для розпалювання краще підходять тріски, а не тирса, так само і порох краще горить в гранульованому, а не в порошкоподібному вигляді.І справа тут не в кращому доступі повітря - порох при горінні виділяє достатньо власного кисню, - а в тому, що в гранульованій речовині полум'я легше проникнути в глибину суміші, що гарантує стрімке горіння.Окрім того, новий порох було набагато легше завантажувати в гармату.Навіть туго утрамбовані гранули ніколи не прилягали один до одного так само щільно, як крихітні частинки м'якоті порохової. порох сам забезпечував необхідний вільний простір у камері, і артилеристам більше не доводилося турбуватися про це. Не потрібна була тепер і дерев'яна пробка: щоб утримати заряд на місці, достатньо було ганчір'яного пижа. [Дж. Келлі Порох. Від алхімії до артилерії: історія речовини, яка змінила світ, Колібрі, М, 2005]
Надалі методика грануляції була вдосконалена, м'якоть піддавалася пресуванню при високому тиску, після дроблення нерівні шматочки піддавались поліруванню, що дозволяло отримати тверді гранули блискучі.
Звичайно, в домашніх умовах неможливо отримати справжній фабричний порох, проте скориставшись найпростішою методикою можна поліпшити властивості нашого пороху.
Для цього у ступці змочимопорохову м'якоть невеликою кількістю водного розчину спирту 1:1 (співвідношення за обсягом, на дистильованій воді), спирт додається для кращого змочування пороху та зниження розчинності селітри. Нами було взято 2,0 мл розчину спирту на 9 г пороху. При цьому селітра просочує частинки вугілля і досягається найкраще змішування. Порох ретельно розтирають і тиском маточка пресують. Отриману вологу масу зчищають зі стінок і поміщають на поліетиленовий пакет. Шпателем рівномірно розподіляють тонким шаром та легкими ударами розколюють на невеликі крупинки. Потім сушать на повітрі щонайменше добу.
(У даному випадку важлива як кількість, так і концентрація розчину спирту. Якщо води занадто багато – можливе утворення великих кристаликів селітри, що погіршить властивості пороху. Якщо взяти міцніший спирт – селітра в ньому буде погано розчинна і просочення вугілля селітрою не відбудеться. Оптимальне співвідношення води та спирту 1:1, що близько до міцності звичайної горілки).
Висохлі крупинки досить легко розчавити пальцями, на відміну від фабричних гранул, пресованих під високим тиском і поліруванню, проте, властивості пороху покращуються, і поводитися з ним зручніше.
Сушіння гранульованого порохуфото І.М. Григор'єв
Потім потрібно просіяти і відсортувати порох, відокремити м'якоть, а великі гранули, що залишилися, розбити в ступці слабкими ударами маточка. Наша мета - середня фракція з крупинками не більше 1 мм, і не менш як приблизно
0,3мм. Звичайно, набору сит у нас не було, та й навряд чи любителі хімії мають можливість дістати їх. Ми використовували як грубий сит ситечко для чаю, а як дрібний сит служив шматок металевої сітки з діаметром осередків близько 0,3 мм.
Можливо, підійде сито дляборошна чи щось подібне.
Порядок просіювання такий - ситечко для чаю ставиться на дрібну сітку, в нього насипаємо порох, акуратно струшуємо ситечко. Дрібні гранули і м'якуш проходять крізь ситечко і залишаються на сітці, коли їх набереться достатньо, починаємо струшувати сітку, пил проходить, залишається потрібна нам фракція. М'якуш збирайте на аркуш паперу, він хорошої якості і придатний для дослідів. Великі гранули залишаться у чайному ситечку.
Коли весь порох перероблений, краще його додатково підсушити, для чого поміщаємо його тонким шаром на тарілку з нержавіючої сталі (або жерсть з підгорнутими краями) ставимо на електроплитку і на короткий час вмикаємо її. Пробуємо пальцем ступінь нагрівання, температура не повинна бути вище 100 °С, періодично перемішуємо порох струшуванням. Сушимо близько 15 хвилин, потім поміщаємо його в герметичний пляшечку. На фото найкращий порох знаходиться на листку внизу.
Частина великих гранул була використана для досвіду (горіння пороху), решта їх кількість роздроблена та просіяна.
Отримані зразки гранульованого пороху. Внизу найцінніша фракція