Thuốc nổ được phát minh như thế nào?

Thuốc nổ đen là loại thuốc nổ mà con người sử dụng sớm nhất, nó được người Trung Quốc phát minh từ hơn 1000 năm trước. Tên của thuốc nổ đen có từ đâu? Nếu căn cứ vào tên để suy nghĩ thì thuốc nổ đen có lẽ là một loại nguyên liệu thuốc màu đen có thể nổ phát ra lửa. Nhưng, thuốc nổ sao lại liên quan đến nguyên liệu thuốc. Điều này phải bắt đẩu từ những nhận thức ban đẩu của con người đối với thuốc nổ.

Trong thời kỳ cổ đại, ngay từ rất sớm con người đã lấy quặng nitratkali (diêm tiêu) và lưu huỳnh để làm những nguyên liệu thuốc quan trọng rồi. Ví dụ như trong “Thẩn nông bản thảo kinh” thời Hán quặng nitoratkali được liệt vào vị trí số sáu trong các loại thuốc thương phẩm, nghe nói nó có thể chữa được hơn 20 loại bệnh, lưu huỳnh được liệt vào vị trí số 3 trong số các loại thuốc trung phẩm, cũng có thể trị được hơn 10 loại bệnh. Hai loại nguyên liệu thuốc này chính là những loại nguyên liệu chính để chế tạo thuốc nổ đen. Theo khảo chứng thì loại thuốc nổ sớm nhất được ra đời từ tay một nhà luyện đơn. Ở thời cổ đại, để thoả mãn ham muốn trường thọ bất lão của mình, các bậc đế vương phong kiến đã chỉ định một nhóm thuật sĩ đốt lò để nghiên cứu và điều chế đơn dược. Các thuật sĩ luyện đơn đã tiến hành các thí nghiệm như phân li, hoà tan, chưng cất, thăng hoa, đốt. nhiều loại vật chất. Đây có lẽ là hình thức thí nghiệm hoá học sớm nhất mà con người đã làm. Thuật luyện đơn tuy bắt nguồn từ mơ ước của các bậc đế vương nhưng hoạt động thực tiến của nó lại có tác dụng thúc đẩy đối với sự phát triển của khoa học. Một số tác phẩm nổi tiếng của các nhà luyện đơn đựoc lưu truyền hậu thế đã thể hiện những nhận thức tạo nên vật chất của người xưa. Thuốc nổ đen chính là một trong những ví dụ điển hình.

Những nhà luyện đơn Trung Quốc đã tiếp xúc với các vật chất như quặng nitơratkali, lưu huỳnh và than gỗ từ rất sớm và nhận thức được rằng khi chúng trộn lẫn cọ xát hoặc va đập với nhau thì thường sẽ xảy ra cháy có tính nổ. Nhà luyện đơn thời Hán là Ngụy Bá Dương đã dùng lưu huỳnh để kiểm nghiệm quặng nitơratkali là thật hay giả. Qua cọ xát mạnh, nếu đúng là quặng nitơratkali thì gặp lưu huỳnh nó sẽ cháy rất nhanh. Nhà luyện đơn thời Nam Bắc triều Đào Hoằng Cảnh cũng chỉ ra chính xác rằng, quặng nitơratkali gặp than gỗ đỏ và nóng sẽ xảy ra cháy mang tính nổ. Trong những năm đẩu của triều Đường trong cuốn sách “Đan kinh” nhà luyện đơn Tôn Tư Mạo đã viết về cách lấy ba thứ là quặng nitoratkali, lưu huỳnh và bột than trộn theo tỷ lệ nhất định thành thuốc nổ đen.Từ đó có thể thấy rằng, lúc đó mọi người đã nắm được đẩy đủ về cách chế tạo và tính chất của thuốc nổ đen.

Trong những năm cuối triều Đường thuốc nổ đen bắt đẩu được dùng vào lĩnh vực quân sự, thành phẩn và tỷ lệ thuốc nổ cũng chính xác hơn, quặng nitoratkali 75%, bột than 15%, lưu huỳnh 10%. Đến triều Tống, quy mô sản xuất thuốc nổ liên tục được mở rộng, đất nước còn thành lập các “công thành tác” (xưởng công binh) trong đó có xưởng chuyên sản xuất thuốc nổ đen lò luyện thuốc nổ, quy mô từ mấy tấn đến mấy chục tấn một ngày. Năm thứ tư đời Bắc Tống (Năm 1040 Công nguyên) trong “võ kinh tổng yếu” do Tăng Công Lượng biên soạn đã viết về cái tên “thuốc nổ” và tỷ lệ điều chế có liên quan. Trong tỷ lệ điều chế, ngoài quặng nitoratkali, lưu huỳnh, than ra còn có thêm các vật dễ cháy như axit sunfuric, nhựa thông, sáp ong, sơn khô...

Khoảng đẩu thời kỳ Nam Tống, việc chế tạo thuốc nổ đen được đưa vào trong dân gian. Khi ăn Tết người dân đã dùng thuốc nổ đen để chế tạo pháo và pháo hoa để đốt. Phong tục này còn được giữ cho đến ngày nay.

Thuốc nổ đen là một loại chất hỗn hợp: Quặng nitơratkali là chất oxy hoá sinh ra oxy kích thích cháy, lưu huỳnh và than là những chất có thể cháy, khi cháy kết hợp với oxy hoá sinh ra các thể khí như S02, CO2. Nhiệt độ bốc cháy của lưu huỳnh thấp hơn than làm cho thuốc nổ dễ cháy hơn, đồng thời lưu huỳnh còn kiêm luôn vai trò làm chất kết dính nữa. Thuốc nổ đen khi cháy có thể sinh ra một lượng lớn nhiệt và khí lớn, làm cho không khí xung quanh dãn nở nhanh mạnh, đột ngột tạo ra hiện tượng nổ.

Thuốc nổ là một trong những phát minh lớn của Trung Quốc, sau đó truyền từ Trung Quốc qua ẤNĐộ, rồi xâm nhập vào vùng Ả Rập, rồi lại từ Arập qua các nước như Tây Ban Nha để xâm nhập vào Châu Âu. Do đó Châu Âu xuất hiện thuốc nổ chậm hơn Trung Quốc vài trăm năm. Việc phát minh ra thuốc nổ không những chấm dứt thời kỳ chiến tranh lạnh về mặt quân sự mà còn phát huy được uy lực to lớn trong việc xây dựng các công trình và trong sản xuất công nghiệp. Do đó, thuốc nổ đen đựơc coi là mốc quan trọng trong lịch sử hoá học.