Caveman zu Chemist Projekte Gunpowder
Gunpowder wurde von chinesischen Alchemisten des 9. Jahrhunderts als ein Gemisch aus Schwefel, Kohle und Salpeter erfunden. Es wurde in militärischen Anwendungen im 10. Jahrhundert in China eingesetzt. Im 13. Jahrhundert hatte das Geheimnis islamisches Asien verbreitet, wo sie gegen die Europäer verwendet wurden. Seitdem hat das Schießpulver ein fester Bestandteil der militärischen und politischen Einrichtungen gewesen.
Salpeter oder Salpeter, ist der allgemeine Name für Kaliumnitrat. Biringuccio TELS uns, wie es in seinem Pirotechnia zu extrahieren.
Wie ich Ihnen im Kapitel über die Salz gesagt, Salpeter ist eine Mischung aus vielen Substanzen mit Feuer und Wasser aus trockenen und manurial Böden, von diesem Wachstum extrahierten zusammengesetzt, die von neuen Wänden oder aus diesem gelockerten Boden strahlt, die in den Gräbern oder unbewohnte Höhlen gefunden wo der regen nicht eindringen kann. Es ist meine Überzeugung, dass es in diesen Böden aus einer luftigen Feuchtigkeit erzeugt wird, die durch die erdige Trockenheit getrunken und absorbiert wird.
So ist der Anfang der primitiven Salpeter-Produktion ist diese weiße Kruste zu sammeln, so viel wie möglich der darunter liegende Boden zu hinterlassen. Von den drei Nitrate vorhanden ist Kaliumnitrat das, was wir brauchen. So extrahieren Sie es, verwenden wir ein Metathese-Reaktion in der gleichen Weise, die wir bisher Lauge produziert haben:
Ca (NO3) 2 (aq) + K2 CO3 (aq) -----> CaCO3 (s) + 2 KNO3 (aq)
Dies entfernt alle Calcium als unlösliches Calciumcarbonat meist Kaliumnitrat und ein wenig Natrium- und Kaliumcarbonat verlassen, die weiter auf die gleiche Weise getrennt werden können, in wesentlich durch wiederholte recrystalizations, die wir hergestellt Kali.
Salpeter wurde in Virginia, vor allem in den trockenen Höhlen des Shenendoah Tales abgebaut. Der größte Teil der Nitrat heute abgebaut stammt aus Chile und „Chile Salpeter“ genannt, die hauptsächlich Natriumnitrat ist. Jedoch wird heute die meisten des Nitrats in Sprengstoffen und in der Landwirtschaft verwendet, um aus Stickstoff, abgeleitet in der Luft (siehe Säuren).
Der dritte Bestandteil des Schießpulvers ist Holzkohle. Wie wir gesehen haben, Holzkohle aus Holz hergestellt, indem es in einer reduzierenden atmoshphere Erhitzen, das heißt eine niedrige Sauerstoff. Holzkohle ist fast prue Kohlenstoff, aber die mechanischen Eigenschaften von Holzkohle, Korngröße, Form und Struktur, hängen etwas von dem Holz zu machen. Willow ist die traditionelle Holz der Wahl, gefolgt von Weinrebe, hazel, Holunder, Lorbeer und Tannenzapfen.
Holzkohle ist nicht der einzige Kraftstoff, den wir jedoch nutzen können. Alles, was brennt, kann als Brennstoff in einem Schießpulver artigen Sprengstoff verwendet werden. Wir werden das Schießpulver unter Verwendung von entweder Kohle oder Zucker machen.
Wenn Menschen über Sprengstoff sprechen sie sind in der Regel über Verbrennungsreaktionen sprechen, die viel Wärme und Gas in kurzer Zeit produzieren. Die Explosion kommt von der Expansion dieses Gases. So im Herzen von chemischem Sprengstoff ist ein Kraftstoff, der brennt. Werfen wir einen gemeinsamen Kraftstoff berücksichtigen, die in diesem Kurs wichtig war: Kohle. Charcoal brennt in Luft entsprechend der folgenden Reaktion:
C (s) + O 2 (g) -----> CO2 (g)
Diese Reaktion ist in der Tat energisch. Wir haben gesehen, wie heiß ein Kohlenfeuer erhalten, wenn sie mit genügend Luft zur Verfügung gestellt werden. Aber dies ist nicht eine Explosion, da nur die Oberfläche der Holzkohle brennt und es muss warten, für frische Luft in vor der nächsten Schicht von Holzkohle geblasen werden kann brennen. Es gibt zwei Möglichkeiten, wie wir mit diesem Problem umgehen können. Erstens können wir die Kohle bis zu einem feinen Pulver zermahlen, so dass so viel Oberfläche wie möglich ausgesetzt ist. Zweitens können wir es mit einem festen Oxidationsmittel mischen, so dass das Verbrennen von Kohle nicht für frische Luft warten muss. Viele Oxidationsmittel verwendet werden, aber eine der besten ist eine Verbindung, die wir zuvor gesehen haben: Salpeter oder Kaliumnitrat. Kaliumnitrat mit Holzkohle reagiert, nach der folgenden Gleichung unsymmetrischen:
KNO3 (s) + C (s) + S (n) -----> N2 (g) + CO 2 (g) + K2 S (s)
Sie werden die ausgewogene Redox-Gleichung für dieses Projekt benötigen. Wenn wir genau die Beträge nicht bekommen, in den richtigen Proportionen, werden wir nicht nur wertvolle Rohstoffe wie Salpeter und Schwefel verschwenden, diese überschüssigen Materialien Wärme aus der Reaktion wegtragen werden und so weniger Wärme wird zur Beheizung der Produktgase zur Verfügung steht, die dann nicht so schnell erweitern. Das Ergebnis: weniger bang for the buck!
Sie werden die Grundsätze der Stöchiometrie verwenden, um zwei wichtige Fragen zu beantworten:- Wie viel Kraftstoff muss ich mit 1,00 g Schwefel reagieren?
- Wie viel Salpeter brauche ich mit 1,00 g Schwefel reagieren?
Wenn wir genau diese Proportionen verwenden und wenn die Reaktion tatsächlich nach unserer ausgewogenen Reaktion verläuft, dann die gesamte Schwefel, Salpeter, Holzkohle und wird verbraucht werden, um die maximalen Wärmemengen und Gasproduktion. Mit anderen Worten, schlagen die meisten für den Dollar. Im Falle einer solchen perfekten Mischung, sehr wenig Rückstand wird zurückgelassen werden.
Alle des Sprengstoffs werden wir benötigen zwei Teile diskutieren: ein Brennstoff und ein Oxidationsmittel. So gut wie alles, was brennt als Brennstoff dienen kann: Kohle, Alkohol, Heizöl, Zucker und auch Metallpulver wie Aluminium und Zink. Es gibt weniger Oxidationsmittel zur Auswahl. Einige der beliebtesten sind Salpeter und Ammoniumnitrat, die beide aus Salpetersäure hergestellt.
Historisch gesehen, war Salpeter das Oxidationsmittel der Wahl, weil es das einzige Oxidationsmittel (außer Luft) war, die Menschen wussten. Sprengstoffe, den Salpeter als Oxidationsmittel verwendet, sind in der Regel relativ langsam brennender sein. Das bedeutet, dass die Verbrennung in einer leasurely wenig thousanths einer Sekunde dauert. Während dies immer noch ziemlich schnell klingt, ist es langsam genug, dass, wenn der Behälter ein Loch oder lose Stecker hat, wird es den Stecker auszublasen, ohne den Behälter zu zerstören. Wenn der Behälter ein Loch hat, haben wir eine Rakete. Wenn der Behälter einen Stecker hat, haben wir eine Waffe. In jedem Fall ist es wichtig, dass die Waffe oder Rakete nicht wie diese zerstört werden würde ihre Nützlichkeit untergraben.
So Salpeter-basierte Sprengstoffe wurden als Schiesspulver und Raketentreibstoffe historisch verwendet. Ihre Funktion ist es einfach um heiße Gase zu erzeugen, ein Projektil zu treiben. Herstellung einer Stoßwelle ist nicht erforderlich. In der Tat ist es vermieden werden, so dass das Projektil nicht zerstört wird.
Ein weiteres beliebtes Oxidationsmittel Ammoniumnitrat, teilweise, weil es so ein gutes Oxidationsmittel ist aber vor allem, weil es ist so ein preiswertes Oxidationsmittel. Es wird vollständig aus Stickstoff und Sauerstoff aus der Luft und Wasserstoff aus Wasser hergestellt. Folglich gibt es praktisch keine Materialien zu kaufen. Die einzig Kosten sind das Kapital in der Anlage und der Strom investiert benötigt, um sie auszuführen.
Im Gegensatz zu Salpeter-basierten Sprengstoffe, basierend auf die Ammoniumnitrat detoniert. Das heißt, sie ihren Brennstoff in millionstel Sekunden verbrauchen, so dass die gesamte Reaktion abgeschlossen ist, bevor das Gas eine Chance zu erweitern hat. Folglich wird eine Stoßwelle erzeugt, die etwas zerschlägt in der Nähe der Behälter. Diese Sprengstoffe können nicht als Treibmittel oder Schiesspulver verwendet werden, wie sie die Rakete, Pistole oder Kanone zerstören. Das Prinzip der Benutzung dieses Sprengstoff ist in Strahlen, entweder für den Bergbau oder für den Bau.
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- Wissen, wo Salpeter, Schwefel und Holzkohle kommen.
- Kennen Sie die chemischen Namen und Formeln von Salpeter, Chile Salpeter, Schwefel und Holzkohle.
- Die Lage sein, jede Redox-Reaktion als Oxidationsmittel Salpeter zu balancieren.
- Die Lage sein, Stöchiometrie zu verwenden, um die Mengen von Salpeter, Schwefel und Kraftstoff zu bestimmen, bei der Herstellung von Schießpulvern zu verwenden.
- Nehmen Sie Online eine Praxis Quiz.
Sie haben das Schießpulver Quiz bestanden und drei Raketen mit hausgemachten Treibmittel gebaut. Wir werden diese dann starten. Passieren, mindestens eine Ihrer Raketen müssen vom Boden abheben.