Povijest baruta: detaljan pregled

Otkad je razvijen u Kini u 10. stoljeću, barut se koristio i za rat i za mir. Služio je kao pogonsko gorivo za vatreno oružje, topništvo i rakete na ratištima diljem svijeta, kako ga često zamišljamo. Međutim, podjednako se često koristio za pirotehniku ​​poput vatrometa i kao sredstvo za miniranje u kamenolomima, rudarstvu i izgradnji cesta. Kao takav, barut je jedan od najvećih izuma čovječanstva. Ipak, uza svu svoju važnost, povijest i razvoj baruta i dalje su slabo shvaćeni.

Što je barut?

Barut je mješavina sumpora, ugljika (ugljen) i kalijevog nitrata (salitra) koji je zbog svoje boje poznat i kao 'crni barut'. U usporedbi s drugim kemijskim eksplozivima, barut je relativno jednostavan za proizvodnju. Svaki od njegova tri sastojka igra važnu ulogu u reakciji. Sumpor snižava temperaturu paljenja potrebnu za početak reakcije, dok drveni ugljen osigurava ugljik i drugo gorivo za reakciju, a salitra (kalijev nitrat) osigurava kisik za reakciju izgaranja. Tijekom stoljeća, točan udio svakog sastojka u mješavini je varirao, ali općenito je otprilike sljedeći: 75% kalijevog nitrata (KNO ₃), 15% drvenog ugljena (C) i 10% sumpora (S).

Budući da barut ima relativno sporu brzinu raspadanja i nisku brizantnost (sposobnost razbijanja eksploziva), klasificira se kao niski eksploziv. Za razliku od jakog eksploziva koji detonira, niski eksploziv deflagrirati će ili brzo izgorjeti podzvučnom brzinom. To znači da je barut bolje pogonsko gorivo nego eksploziv. Barut nije osobito učinkovit kemijski eksploziv budući da se izgaranjem manje od polovice mase baruta pretvara u plin. Većina mase se pretvara u čestice, kao dim ili čađa. Nakon izgaranja, barut se pretvara u 56% čvrstih proizvoda, 43% plinovitih proizvoda i 1% vode. Pojednostavljena kemijska jednadžba za sagorijevanje baruta izgledala bi otprilike ovako: 10KNO ₃ +8C+3S —2K₂CO3+3K₂SO₄+6CO₂+5N₂.

Podrijetlo baruta

Iako je barut izum od neporecive važnosti, njegovo podrijetlo i povijest slabo su poznati. Na Zapadu se stoljećima vodila rasprava oko točnog porijekla baruta. Zahvaljujući pionirskom radu Josepha Needhama u 1960-im i 1970-im godinama, sada možemo reći da je barut razvijen u Kini u nekom trenutku tijekom 10. stoljeća. Postoje neki dokazi da je barut razvijen ranije, tako da bi se u nekom trenutku ovaj datum mogao pomaknuti još unatrag. Srednjovjekovni Europljani imali su vrlo ograničeno znanje o Kini pa su pretpostavili da je barut morao biti izumljen u Europi, iako su povremeno zasluge za njegov izum pripisivali islamskom svijetu. I danas će neki Europljanima pripisivati ​​zasluge za izum baruta, ali to nije više od kulturnog šovinizma i nema temelja u činjenicama.

Najranije spominjanje baruta nalazi se u taoističkim tekstovima Dinastija Tang . Prema tim tekstovima, koji uključuju i najraniji poznati recept za barut, taoistički farmaceuti ili alkemičari prvi su stvorili barut. Bio je to nusprodukt njihova istraživanja takozvanog 'eliksira života', koji bi izliječio sve bolesti i prožeo vječnim životom i mladošću. U Kini se barut često nazivao 'drogom za vatru' u odnosu na njegovo podrijetlo. Tijekom sljedećih stoljeća, recept je dodatno usavršavan. To je, kao što se može zamisliti, bio opasan proces. U tekstovima se mnogo spominje kuća koje gore i ljudi koji pate od strašnih opeklina od pokusa koji su pošli po zlu.

Barut u Kini

U 11. stoljeću tekstovi dinastije Song bilježe prvi kemijski recept za barut. Mnogi rani recepti za barut uključuju sastojke osim sumpora, drvenog ugljena i salitre, koji su bili uključeni u razne svrhe. Neki su uključeni iz funkcionalnih razloga; na primjer, vjerovalo se da balega stvara štetniji dim. Drugi uključeni jer se vjerovalo da posjeduju posebna svojstva; često su se zbog toga dodavali češnjak i med. Velik dio ovog eksperimentiranja također je bio usredotočen na utvrđivanje omjera sumpora, drvenog ugljena i salitre koji bi dali najbolje rezultate. U receptu ima malo prostora za mrdanje.

Oko 11. stoljeća Song inženjeri radili su na razvoju raznih oružje s barutom . U prošlosti je bilo uobičajeno da znanstvenici na Zapadu tvrde da Kinezi nikada nisu koristili barut kao ratno oružje, ali ta je tvrdnja potpuno neistinita. Inženjeri pjesme koristili su barut za stvaranje sve vrste zapaljivog i eksplozivnog oružja , kao i što je prvi iskoristio njegove sposobnosti kao pogonskog goriva. Razvili su vatrene strijele napajane barutom, bombe koje se bacaju rukom i trebušet, vatrena koplja (koplja koja su mogla izbacivati ​​projektile), rakete i, što je najvažnije, prve puške i topove. Oni su, naravno, bili daleko primitivniji od svojih modernih parnjaka i njihov utjecaj na bojnom polju bio je ograničen. Trebalo je razviti taktiku prije nego što bi to oružje moglo imati stvarni utjecaj na bojnom polju, a još nije bilo dostupno u dovoljno velikom broju da bi se osjetila njihova moć. Tako je u početku tehnologija baruta ostala nepoznata izvan Kine Song. To se promijenilo u 12. stoljeću s dolaskom Mongola.

Barut se širi Euroazijom i Afrikom

Tijekom 12. i 13. stoljeća CE, Mongoli su osvojili najveće kopneno carstvo koje je svijet ikada poznavao . Čineći to omogućili su širenje tehnologije baruta diljem Euroazije i Afrike. Nije jasno kako se to točno dogodilo, ali postoje neke teorije. Poznato je da su Mongoli koristili kineske inženjere u svojim zapadnim kampanjama, koji su koristili oružje s barutom iu Europi i na Bliskom istoku. U 13. i 14. stoljeću, “tartarski” ili mongolsko/kineski zarobljenici prodani su kao robovi u Europi i na Bliskom istoku tijekom mongolskih građanskih ratova. Trgovci i znanstvenici slobodno su putovali Euroazijom, donoseći sa sobom tehnologiju i ideje. Ili se možda prijenos tehnologije baruta iz Kine u ostatak Euroazije i Afrike dogodio kroz nekoliko različitih vektora.

Najveća rasprava o širenju tehnologije baruta usredotočena je na to kako je do nje došlo Srednjovjekovna Europa . Stoljećima se smatralo da je barut prvo razvijen u Europi ili možda u isto vrijeme i neovisno o Kini. Danas znamo da to nije tako. Međutim, ostaje pitanje kako je dospio u srednjovjekovnu Europu? Neki su favorizirali teoriju izravnog prijenosa. Drugim riječima, srednjovjekovni Europljani su učili o barutu izravno od Mongola ili Kineza, bilo kroz rat, trgovinu, diplomaciju ili promatranja i interakciju među znanstvenicima. Iako ova teorija ima neke prednosti, vjerojatnije je da je islamski svijet poslužio kao posrednik, olakšavajući prijenos. Unatoč stoljećima sukoba, bilo je mnogo uspostavljenih puteva kontakta između kršćanske Europe i islamskog svijeta u 13. stoljeću. Osim toga, regije srednjovjekovne Europe u kojima su najraniji mogući dokazi o korištenju baruta bile su Španjolska i Italija. Oba su bila područja s dugim i opsežnim kontaktom s islamskim svijetom, što bi olakšalo prijenos tehnologije baruta.

Proizvodnja baruta

Barut se u početku proizvodio mljevenjem sva tri sastojka uz pomoć tarionika i tučka u razdoblju od oko 24 sata. To je rezultiralo vrlo finim prahom koji se u srednjovjekovnoj Europi nazivao 'serpentinskim' prahom. Osim što je bio radno intenzivan i ograničavao količinu praha koja se mogla napraviti odjednom, serpentinski prah bilo je teško skladištiti ili transportirati. Prašak je imao tendenciju razdvajanja na svoje sastojke kada je bio izložen vibracijama, što je zahtijevalo ponovno miješanje. Također je bio vrlo osjetljiv na vlagu, što znači da je također često zahtijevao ponovno sušenje. Tako je u 14. stoljeću u Europi i Kini razvijen novi proces poznat kao 'kukurjenje'.

Corning uključuje dodavanje tekućina u proces mljevenja kako bi se stvorila vlažna pasta. Ovo mokro miješanje spriječilo je odvajanje sastojaka baruta. Osim toga, otkriveno je da kad bi se prošlost smotala u kuglice, barut bi apsorbirao manje vlage iz zraka i bolje putovao. Međutim, vojnici bi svejedno morali samljeti kuglice u prah prije bitke. To je rezultiralo zrncima nejednake veličine, zbog čega je prah nepredvidivo gorio. Otprilike do 1800. vlažne kuglice ili mlinski kolači su se prešali u kalupe kako bi se povećala njihova gustoća i uklonila višak vlage. Prah je zatim propušten kroz sita kako bi se stvorila zrnca jednake veličine. Od kasnog 19. stoljeća nadalje proizvodnja baruta bila je usredotočena na standardizaciju zrna za posebne namjene. Na primjer, barut Fg (Fine grade) napravljen je za oružje velike cijevi i sačmarice, dok je barut FFFFg napravljen za oružje male cijevi, pištolje i kao punilni barut.

Stavovi prema barutu

Kada je prvi put otkriven barut, bila je to nova tehnologija s kojom se nitko prije nije susreo. Kao takav, potaknuo je niz različitih reakcija promatrača diljem svijeta. Mnoge od najčešće ponavljanih reakcija su one koje su to smatrale nečim demonskim ili đavolskim. Na mnoge načine barut se prilično dobro uklapa u ovaj kalup. Njegovi sastojci, dim i buka koju proizvodi, te njegova sposobnost da izazove smrt i razaranje zasigurno su prilično demonski. Osudili su ga vojskovođe, vjerski autoriteti, filozofi, pisci i prosječni građani na svim kontinentima. No, važno je ne prenaglašavati utjecaj ovih negativnih reakcija, a upitno je koliko su takva stajališta bila raširena.

Barut i tehnologija baruta širili su se brzo i daleko. Kad god je postalo dostupno, brzo su ga usvojili oni koji žive u tom području. Čak ni ona društva za koja se kaže da su 'odustala od oružja' nikada ga nisu u potpunosti napustila. Utilitarni aspekt baruta jednostavno je bio prevelik da bi se zanemario i ako ga niste upotrijebili, uvijek je postojala šansa da će ga netko drugi upotrijebiti protiv vas. Štoviše, mnoge prigovore na račun baruta možda bi trebalo tumačiti kao osudu rata općenito, a ne kao reakciju konkretno na barut. Katolička crkva, na primjer, nikada nije pokušala zabraniti barut, ali je svetu Barbaru proglasila zaštitnicom topnika. Kao i kod većine stvari tada, povijesni stavovi prema barutu bili su složeni i široki, te treba izbjegavati generalizacije.

Zastarjelost

S razvojem novih kemijskih eksploziva i pogonskih goriva tijekom kasnog 19. stoljeća, upotreba baruta počela je opadati. Bilo je nekoliko nedostataka u korištenju baruta koji su na kraju doveli do njegove zastarjelosti. Njegova hidroskopska priroda učinila ga je osjetljivim na vlagu, što je smanjilo njegovu učinkovitost. Niti je proizvela osobito učinkovitu kemijsku reakciju. Preostali proizvodi stvorili su prljavštinu koja je smanjila učinkovitost vatrenog oružja i topništva, a također uzrokovala koroziju. Istovremeno, dim koji je nastao izgaranjem baruta odavao je položaj vojnika na bojnom polju izlažući ih neprijatelju. Ovi problemi ograničavaju učinkovitost baruta i kao ratnog oružja i kao alata za civilne projekte.

Kao odgovor na ova ograničenja, u kasnom 19. stoljeću kemičari su razvili nitroglicerin, nitrocelulozu (pamuk) i bezdimni prah. Ti su materijali postupno zamijenili barut i kao eksploziv i kao pogonsko gorivo. Bili su snažniji, sigurniji za proizvodnju i transport i proizveli su daleko učinkovitiju kemijsku reakciju. Kao rezultat ovih alternativa, proizvodnja i uporaba baruta dramatično je opala. Do 1900. barut je potpuno zamijenjen za sve namjere i svrhe, osim za vatromete i druge pirotehničke prikaze.

Barutova ostavština

Svaki popis najvećih izuma čovječanstva koji ne uključuje barut bio bi nepotpun. Barut je promijenio način na koji smo i gradili i rušili. Dok je njegova upotreba kao ratnog oružja i način na koji je promijenio ratovanje očiti, ne treba zanemariti njegov utjecaj na gradnju, rudarstvo i zabavu. Bilo bi nemoguće navesti sve sekundarne učinke i promjene koje je također pokrenuo. Ipak, moramo imati na umu da barut sam po sebi nije odgovoran za svu ovu promjenu. Samo je osigurao način na koji su se te promjene mogle dogoditi. Tehnološki determinizam je zamka koju treba izbjeći. Slično kao i stavovi prema barutu, puni učinak baruta je kompliciran.

Usprkos svoj svojoj važnosti, povijest baruta i kako točno radi slabo se razumije. Djelomično je to zato što je barut postao zastario, tek što su se razvili istinski znanstveni procesi i alati. Kao takav, bilo je manje poticaja za njegovo proučavanje na način na koji su proučavani drugi kemijski eksplozivi. Srećom, to se promijenilo posljednjih godina i sada znamo mnogo više o barutu nego u prošlosti. Nažalost, isto se ne može reći za naše razumijevanje rane povijesti baruta. Na mnogo načina, ova jednostavna mješavina sumpora, drvenog ugljena i salitre ostaje jednako tajanstvena kao što je bila u prošlosti Srednji vijek .