باروت و نیتروسلولز هر دو مواد منفجره هستند که از نظر تاریخی در جنگ افزارها و مهمات به کار رفته اند. با این حال، آنها از نظر ترکیب شیمیایی، خواص و کاربردها با هم تفاوت دارند.
در واقع اولین ماده منفجره باروت بود که از مخلوطی از نمک (نیترات پتاسیم)، گوگرد و زغال چوب تشکیل شده است،با نسبت‌های متنوعی از مواد تشکیل دهنده، همچنین در آتش‌بازی، فیتیله های زمانی، سیگنال‌ها و … برای بمب‌های تمرینی استفاده می‌شود.
باروت، متشکل از چندین مخلوط کم انفجار که به عنوان بارهای پیشران در تفنگ ها و به عنوان عامل انفجار در معادن استفاده می شود. هنگامی که تقریباً به نسبت صحیح (75 درصد نمک، 15 درصد زغال چوب و 10 درصد گوگرد) تهیه می شود، در هنگام احتراق سریع می سوزد و تقریباً 40 درصد گاز و 60 درصد محصولات جامد تولید می کند که دومی عمدتاً به صورت دود سفید رنگ ظاهر می شود.
نیتروسلولز از نیتراسیون الیاف سلولزی مانند پنبه یا خمیر چوب با اسیدهای نیتریک و سولفوریک تولید می شود. تکنیک‌های اولیه تولید اغلب در حذف تمام آثار اسیدهای باقی‌مانده از نیتروسلولز ناموفق بودند، که سپس تجزیه خودبه‌خودی غیرقابل پیش‌بینی و منجر به انفجار می‌شد.
پیشرانه های نیتروسلولزی دود و فلاش بسیار کمتری نسبت به باروت تولید می کنند و کار مکانیکی بسیار بیشتری را در واحد وزن ارائه می دهند. از دیگر مزایای آن می‌توان به پایداری بهبود یافته آن در انبار، کاهش اثرات فرسایشی آن بر سوراخ‌های تفنگ، و کنترل بهبود یافته روی سرعت سوختن آن اشاره کرد.
فهرست مطالب مقاله
در یک فضای محدود مانند بریچ اسلحه، می توان از گاز بسته شده برای به جلو راندن گلوله یا توپ استفاده کرد.اگرچه باروت به‌عنوان پیشرانه مهمات در تفنگ‌ها تا حد زیادی با پودر بدون دود جایگزین شده است، باروت هنوز به طور گسترده برای خرج‌های اشتعال، پرایمرها، فیتیله ها و بارهای شلیک خالی در مهمات نظامی استفاده می‌شود.
اکثر اشکال باروت تولید شده امروزه یا تک پایه (یعنی متشکل از نیتروسلولز به تنهایی) یا دو پایه (شامل ترکیبی از نیتروسلولز و نیتروگلیسیرین) هستند. هر دو نوع با پلاستیک سازی نیتروسلولز با حلال های مناسب، غلتاندن آن به ورقه های نازک و برش دادن ورق ها به صورت مربع های کوچک به نام گرانول یا دانه تهیه می شوند و سپس خشک می شوند.
1.مقایسه سرچشمه کشف و استفاده از باروت و نیتروسلولز در تاریخ بشر
سرچشمه کشف و استفاده از باروت و نیتروسلولز دو مرحله مهم در تاریخ بشریت بوده‌اند که تأثیر بسزایی بر پیشرفت فناوری و تغییر شکل جوامع داشته‌اند. در اینجا یک مقایسه اجمالی بین دو مرحله اصلی کشف و استفاده از باروت و نیتروسلولز ارائه می‌شود:
1.کشف و استفاده از باروت:
- زمان کشف:گمان می رود که باروت در چین به وجود آمده باشد، جایی که در قرن دهم در آتش بازی ها و سیگنال ها استفاده می شد. بین قرن‌های 10 و 12، چینی‌ها هوو چیانگ (“نیش آتش”) را توسعه دادند، یک اسلحه اولیه کوتاه برد که قدرت انفجار باروت را از طریق یک سیلندر – در ابتدا، یک لوله بامبو – هدایت می‌کرد. پس از اشتعال، پرتابه هایی مانند فلش یا تکه های فلز به همراه یک شعله چشمگیر به زور به بیرون پرتاب می شوند.
- در اواخر قرن سیزدهم، چینی ها از تفنگ های واقعی، ساخته شده از برنج یا آهن استفاده می کردند. در سال 1304 اسلحه در غرب ظاهر شد، زمانی که اعراب یک لوله بامبو تقویت شده با آهن تولید کردند که از باروت برای پرتاب یک تیر استفاده می کرد. باروت از قرن چهاردهم برای استفاده در سلاح گرم در اروپا به کار گرفته شد، اما تا اواخر قرن هفدهم برای اهداف صلح آمیز مانند معدن و جاده سازی استفاده نمی شد. این ماده تا اوایل قرن بیستم یک ماده منفجره مفید برای شکستن ذخایر زغال سنگ و سنگ باقی ماند.
- زمانی که به تدریج با دینامیت برای اکثر اهداف معدن جایگزین شدباروت به عنوان یکی از اولین مواد منفجره در دهه‌های اولیه تاریخ بشریت کشف شد. نخستین استفاده‌های آن در آتش‌بازی‌ها و سیگنال‌ها به‌کار گرفته می‌شد و سپس به عنوان ماده منفجره در سلاح‌ها و مهمات نظامی استفاده شد.
2.تأثیرات: استفاده از باروت به طور مستقیم تأثیرات بسیاری بر روی روند جنگ‌ها و نبرد‌های نظامی داشت. این ماده از زمان اختراعش تا زمانی که مواد منفجره مدرن جایگزینش کردند، در تأثیرگذاری بر جنگ‌ها و تکنولوژی نظامی بسیار مؤثر بود.
1.کشف و استفاده از نیتروسلولز:
- زمان کشف: نیتروسلولز به عنوان یک ماده منفجره جایگزین باروت در قرن نوزدهم کشف شد. این کشف نشان دهنده پیشرفت‌های عظیم در علم و صنعت شیمی بود.
2.تأثیرات: نیتروسلولز به عنوان یک ماده منفجره با قابلیت کنترل بیشتر و خطرات کمتر، تأثیرات مهمی بر روی صنایع نظامی، صنایع معدنی، و دیگر حوزه‌های صنعتی داشت. استفاده از نیتروسلولز همچنین به توسعه فناوری‌های نظامی و صنعتی کمک کرد و راهی برای پیشرفت‌های بعدی در این زمینه‌ها فراهم کرد.
به طور کلی، استفاده از باروت و نیتروسلولز به عنوان دو مرحله مهم در تاریخ بشریت، نشان دهنده توانایی بشر در کشف و استفاده از فناوری‌های جدید برای پیشرفت جوامع و تحولاتی در زمینه‌های مختلف بوده است.
2.مقایسه ترکیب شیمیایی باروت و نیتروسلولز
ترکیب شیمیایی باروت و نیتروسلولز به صورت زیر است:
باروت:
- ترکیبات اصلی: باروت به صورت نیترات پتاسیم، گوگرد، و زغال‌چوب می‌باشد.
- ترکیب دقیق: معمولاً دارای نسبت مشخصی از هر یک از ترکیبات اصلی است؛ برای مثال، ترکیب متداول باروت شامل تقریباً 75 درصد نیترات پتاسیم، 15 درصد زغال‌چوب، و 10 درصد گوگرد است.
- واکنش احتراق: هنگامی که به درستی تهیه می‌شود، باروت سریعاً می‌سوزد و گاز و محصولات جامدی را تولید می‌کند.
نیتروسلولز:
- ترکیبات اصلی: نیتروسلولز به عنوان یک ترکیب آلی تشکیل شده است، و ترکیبات اصلی آن شامل سلولز (که از الیاف گیاهی مانند پنبه یا چوب به دست می‌آید) و نیترات‌های موجود در اسیدهای نیتریک و سولفوریک می‌باشد.
- ترکیب دقیق: ترکیب دقیق نیتروسلولز ممکن است متغیر باشد، اما معمولاً شامل نسبتی مشخص از سلولز به نیترات می‌باشد که به ترتیب با اسیدهای نیتریک و سولفوریک تولید می‌شود.
- واکنش احتراق: نیتروسلولز با تجزیه سریع می‌سوزد و گازها و محصولات جامدی را تولید می‌کند، با این تفاوت که این واکنش به طور کنترل شده‌تری اتفاق می‌افتد نسبت به باروت.
به طور کلی، باروت و نیتروسلولز دو ماده منفجره متفاوت هستند که از لحاظ ترکیب شیمیایی، خواص فیزیکی، و واکنش احتراق متفاوتی دارند.
3.مقایسه خواص باروت و نیتروسلولز
| ویژگی | باروت | نیتروسلولز |
|---|---|---|
| شکل ظاهری | جامد، سیاه یا قهوه ای | جامد، سفید یا زرد |
| حالت | پودر | پودر، فیلم یا ژل |
| چگالی | 1.7 – 1.9 گرم بر سانتی متر مکعب | 1.1 – 1.6 گرم بر سانتی متر مکعب |
| نقطه ذوب | حدود 350 درجه سانتی گراد | حدود 175 درجه سانتی گراد |
| نقطه جوش | تجزیه می شود | تجزیه می شود |
| حلالیت | محلول در آب | محلول در برخی حلال ها مانند استون و اتر |
| حساسیت | به ضربه و حرارت حساس است | به ضربه و حرارت حساس است |
| قدرت انفجاری | نسبتاً پایین | بالا |
| تولید دود و گاز | زیاد | کم |
| سرعت انفجار | 300 – 800 متر بر ثانیه | 1500 – 6000 متر بر ثانیه |
در نهایت نیتروسلولز به عنوان یک جایگزین پایدارتر، ایمن‌تر، و قابل کنترل‌تر به باروت مطرح شده و در بسیاری از کاربردها به عنوان یک ماده منفجره مورد استفاده قرار می‌گیرد.
4.مقایسه کاربردهای باروت و نیتروسلولز
باروت و نیتروسلولز دو ماده منفجره با کاربردهای متفاوتی هستند. در زیر، مقایسه‌ای از کاربردهای اصلی هرکدام ارائه شده است:
کاربردهای باروت:
سلاح‌های نظامی: باروت در گذشته به عنوان یکی از اصلی‌ترین مواد منفجره‌ای که در مهمات نظامی به کار می‌رفت، مورد استفاده قرار می‌گرفت. از جمله کاربردهای آن می‌توان به شلیک خرج در تفنگ‌ها، موشک‌ها، و سایر سلاح‌های نظامی اشاره کرد.
آتش‌بازی و سیگنال‌ها: باروت در صنعت آتش‌بازی و تولید سیگنال‌ها به عنوان یک منبع اصلی انرژی برای ایجاد آتش و صدای مناسب بکار می‌رفت.
معدن: در صنایع معدن، باروت برای کارهایی مانند شکستن سنگ‌ها و سایر اعمال نیازمند به مواد منفجره مورد استفاده قرار می‌گرفت.
کاربردهای نیتروسلولز:
سلاح‌های نظامی: نیتروسلولز به عنوان یک جایگزین ایمن‌تر و پایدارتر برای باروت در سلاح‌های نظامی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شامل استفاده در مهمات نظامی و سلاح‌های کوچک و بزرگ می‌شود.
صنعت معدن: نیتروسلولز نیز در صنعت معدن به عنوان یک ماده منفجره برای شکستن سنگ‌ها و اعمال دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. اما به دلیل پایداری بیشتر و خطر کمتر، ممکن است در برخی موارد به جای باروت استفاده شود.
صنایع نظامی و صنعتی: نیتروسلولز به عنوان یک ماده منفجره در صنایع نظامی و صنایع دیگر نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. این شامل استفاده در تولید فیتیله‌ها، صنایع مختلف شیمیایی، و صنایع انفجاری می‌شود.
مقایسه:
با توجه به پایداری بیشتر و خطر کمتر نیتروسلولز نسبت به باروت، در کاربردهایی که نیاز به ایمنی بیشتر است، نیتروسلولز انتخاب شایسته‌تری است.
اما باروت به دلیل سرعت سوختن بالاتر و قدرت منفجره بیشتر، هنوز هم در برخی کاربردها مانند برخی اعمال معدنی و صنایع انفجاری مورد استفاده قرار می‌گیرد.
با توجه به اینکه نیتروسلولز پایدارتر و کنترل‌شده‌تر است، معمولاً در کاربردهایی که نیاز به استقرار و پایداری بیشتری دارند، مانند صنایع نظامی و صنایع نظامی، انتخاب اول است.
بنابراین، انتخاب بین باروت و نیتروسلولز به عنوان ماده منفجره بستگی به نیازهای خاص کاربردی و محیط‌های مورد استفاده دارد.
5.مقایسه نگهداری و موارد ایمنی مربوط به باروت و نیتروسلولز
مقایسه نگهداری و موارد ایمنی مربوط به باروت و نیتروسلولز در ادامه آمده است:
باروت:
نگهداری: باروت بسیار حساس به ضربه و اصطکاک است، بنابراین برای نگهداری و حمل و نقل آن نیاز به اقدامات ایمنی و ویژه‌ای دارد. محیط‌های نگهداری باید از فعالیت‌های پتانسیل‌اً خطرناکی مانند ضربه، اصطکاک، حرارت، و منابع الکتریکی حفاظت شده باشند.
موارد ایمنی: باروت به طور غیرمنتظره و با اثرات قابل توجهی می‌تواند منفجر شود، بنابراین در صورت استفاده از آن در صنایع مختلف و اعمال معدنی، نیاز به استفاده از تجهیزات ایمنی مانند کلاه، کفش و لباس محافظ، علامت‌های هشداردهنده، و تجهیزات خاموشی همچون آتش‌نشانی و خاموش کننده‌ها است.
نیتروسلولز:
نگهداری: نیتروسلولز پایدارتر از باروت است و به طور کلی حساسیت کمتری به ضربه و اصطکاک دارد. با این حال، همچنان برای نگهداری و حمل و نقل آن نیاز به اقدامات ایمنی ویژه و توجه به شرایط مناسب نگهداری وجود دارد.
موارد ایمنی: استفاده از نیتروسلولز نیز نیازمند اقدامات ایمنی است. این شامل استفاده از تجهیزات محافظ شخصی مانند کلاه، کفش و لباس محافظ، تهویه مناسب محیط کار، علامت‌های هشداردهنده، و تجهیزات خاموشی همچون آتش‌نشانی و خاموش کننده‌ها می‌شود.
مقایسه:
از آنجایی که باروت حساسیت بیشتری به ضربه و اصطکاک دارد، نیاز به شرایط نگهداری ویژه‌تر و اقدامات ایمنی بیشتری دارد نسبت به نیتروسلولز.
با توجه به پایداری بیشتر نیتروسلولز، ممکن است در برخی موارد از جمله استفاده در صنایع مختلف و صنایع نظامی، به عنوان جایگزین ایمن‌تر و مناسب‌تر برای باروت مورد استفاده قرار گیرد.
در هر دو مورد، رعایت اصول ایمنی و استفاده از تجهیزات محافظ شخصی و تجهیزات خاموشی ضروری است تا حوادث و آسیب‌های ناشی از استفاده از این مواد منفجره جلوگیری شود.
علاوه بر موارد بالا باروت و نیتروسلولز هر دو مواد منفجره هستند و نیاز به رعایت احتیاط های خاص زیر نیز می باشند:
آب: هر دو ماده با آب سازگار نیستند. بنابراین، باید از تماس آنها با آب خودداری کرد تا جلوی واکنش‌های غیرقابل پیش‌بینی و خطرناکی که ممکن است ایجاد شود، گرفته شود.
اسیدها: باروت و نیتروسلولز هر دو در معرض تجزیه قرار می‌گیرند اگر با اسیدها در تماس باشند. بنابراین، از تماس آنها با اسیدها نیز باید خودداری شود.
اگر در مورد نحوه ایمن کار با این مواد مطمئن نیستید، بهتر است با یک متخصص یا فرد مجرب مشورت کنید تا هرگونه حادثه و خطری جلوگیری شود.
