论化学与战争的变革——李超(高一九班)

论化学与战争的变革 作者李超（含山中学高一 9班） 关键词金属冶炼、毒药、推进剂、化学武器、化学材料 引言 自从人类社会形成以来，由于部落间资源、信仰等方面的差别，流血冲突就源源 不断。当这种冲突发展到一定级别的时候，军事战争就出现了。 最初的战争，使用的是简单的武器，诸如石块、木棒等。可以说早期的武器只是 简单的工具。后来随着社会的进化，生产力的发展，战争变得规模更大也更残酷。 此时从事战争的军人和武器作坊也产生了。 随着近代化学的发展与变革，化学与战争的联系变得更加紧密，随之而来更多的 战争利器也就出现了。 一、冷兵器时代的化学 ］金属冶炼 冷兵器工要是利用人本身的力量，采用砍、刺、砸等方法，造成人员的物理性 损伤，但无论是木质还是石质等，这些物质都不够坚固，或者质量太大，而且具 有不可塑造性，所以不太适合作为武器使用。随着人类生产活动的发展，人们发 现了一种可以随意改变形态的物质一一金属。 最早使用的金属是铜。铜是自然界游离存在的金属，人们找到了天然的铜块， 将其敲打成所需的形状，制成各种工具和武器。但铜的质地较软，所以不适合制 造刀、剑等锐器，并且单质铜不易获得。 很快人们掌握了铜和锡、铅的冶炼技术。这种技术在今天看来很简单，利用木 柴，煤炭等燃料与矿物共同燃烧。高温下燃料碳化，金属矿物变成金属氧化物。 碳在高温下与氧气产生二氧化碳，二氧化碳与碳再生成一氧化碳，气态一氧化碳 与金属氧化物反应生成金属的液态单质并沉积于容器底部。 由于天然矿物质并不纯，所以产生的金属也混合有其他元素。后来人们发现不 同金属按照一定比例混合起来熔铸，可以形成性质截然不同的金属合金。比如铜、 锡、铅的合金一一青铜，就比铜更硬。可以制作刀、剑等锋利的兵器。 铁在自然界中没有游离态，并且炼铁比炼其他金属要求的温度更高，因此相当 长一段时间内没有成为常用的金属。 但炼铁术的发展是人类文明史的一个里程碑。铁矿比铜矿更常见，铁质的工具价 格更低，硬度更高。使用铁器使人类生产生活更加方便。而且铁与硅、碳、锡的 合金比青铜更加坚硬，更加便宜，从而使得人类使用兵器发动更大规模的战争成 为了现实。如战国时期，群雄逐鹿，不同规模的战争络绎不绝。这时期社会动荡， 但金属冶炼技术却登上了一个新的台阶。1972年出土的越王勾践埋剑于地下千 年，出土时仍然光亮如新，还能吹毛断发，就是足以体现了当时的冶炼技术。 2矛与盾的对抗 古今中外，刺客的故事如雷贯耳。暗杀使敌方在毫无准备的情况下失去了最高 统帅，往往可以让战争发生难以预料的转折。最有效最有隐蔽的暗杀武器，莫过 于毒药了，历史上，死于毒药的名人数不胜数。 砒霜，现代化学名称三氧化碑，最早由炼丹者发现。在加热含碑矿物时会升华 出一种剧毒的白霜物质即砒霜。三氧化二碑易溶于水，产生亚碑酸，亚碑酸基本 没有什么味道，将其混入酒、饭菜、汤中是不会被发现的。 毒药也是可与冷兵器配合，如三国演义中蜀军进攻樊城时，在攻城中，关羽 被曹仁射出的毒箭所伤，后经名医华佗刮骨治疗才得以治愈。因为箭头上涂了一 种毒药一一乌头，毒药可借创伤使人吸收，这在多场战争中都有应用。 二、热武器时代的化学 热武器是指利用爆炸反应在短时间产生的大量高温气体产生的冲击波推动， 抛射物体攻击目标，或者直接爆破目标的一类武器。这类武器的主要部分是化学 炸药，和冷兵器相比起来，重量轻，杀伤效果好，是近现代战争中的主要武器。 1热武器的先驱一一黑火药 晋代以后，炼丹术在中国盛行时，道人们守在丹炉之前，用朱砂，硫磺，硝 石等共同高温灼烧，试图炼出长生不老的灵丹妙药，但是意外的爆炸却发现了火 药。后来人们在前人的基础上进行改进加入了木炭，就是黑火药。黑火药是燃烧 式的爆炸，其燃烧速度远远大于任何一种燃料，所以初期只是作为一种火攻的燃 料，后来人们发现如果在一个一端开口密闭的容器中燃烧火药，会引起容器沿喷 射的反方向飞出去，这就是火箭 火箭在战争中最初只用作增加羽箭的射程，后来火箭也用作毁伤敌方船只物 资的武器。 黑火药最正式的应用在军事上是在唐代，黑火药被用作发射突火枪，但这仅 仅是作为一种近防武器。随着成吉思汗的铁骑西征，黑火药在元代传入了阿拉伯 和波斯，并逐渐传到了欧洲。在欧洲历次的战争中黑火药都发挥了重要作用。后 来欧洲人利用黑火药制造了现代枪械和火炮。 但是黑火药也有着缺陷黑火药属于燃烧式爆炸，燃爆速度比较慢，难以达 到很大威力，且燃烧有大量烟雾和固体细颗粒物，因此无法适应战争的需要。 2现代炸药 现代炸药包括由单纯一种物质组成的单质炸药和氧化剂、还原剂混合成的混 合炸药组成。它们共同的特点是内含的物质都可在高温下供氧分子中的其它元素 如H C等与氧发生氧化反应，生成H20,C。等释放大量能量。在瞬间完成上述 氧化还原反应，释放能量将是巨大的。 炸药在军事和生产建设中都有广泛的应用。随着化学技术的进步，使炸药制 造及运用脱离了作坊时代，进入大工业和自动化时代。同时现代化的化学研发技 术也扩充着炸药家族，更是推动着战争中武器的变革。 第一次变革起爆剂雷汞。18世纪末科学家用酒精处理硝酸汞得到一种白 色固体一一雷汞。这种固体常温下比较安定，加热会缓慢氧化分解。但是如果受 到撞击，针刺或在高温下就会发生猛烈的爆炸。 枪械专家利用雷汞这一性质制造出了现代化的弹药一一一体式子 弹和一体式的炮弹。雷汞还被用于制造炮弹的引信。雷汞奠定了现代化的枪械武 器制造体系。 第二次变革硝化甘油和硅藻土的结合。硝化甘油是一种特别敏感的炸药， 只要轻微的震荡即可引爆。19世纪中叶，瑞典化学家诺贝尔用硅藻土制服了硝 化甘油。用白色硅藻土吸收这种爆炸油，成为一种黄色固体炸药。这种炸药安全， 威力远强于黑火药，价格也远低于黑火药，成为枪械炮弹使用的理想炸药。 硝化甘油在军事上用以制造混合发射药，这大大增加了武器的射程。 第三次变革炸药之王梯恩梯（TNT）。1863年化学家威尔布兰德用甲苯、 硫酸、硝酸反应首先制得了这种黄色固体，并命名为TNT。这种物质很奇特， 用锤子砸毫无反应，用火烧只是冒着黑烟。但如果用雷汞引爆，它就会显示出巨 大的威力。它制造简单，储存安全，威力是黑火药的几十倍。用这种TNT制造 的炸弹只要拆除引信，炮弹就无任何危险，哪怕火烧。 至今TNT的地位仍然无可动摇，仍然是产量最大的炸药，就连核武器也以 TNT当量来计算。 这三次变革奠定了战争中基本武器，所使用的发射和爆炸方式，至今这都影 响着战争。 进入二十世纪以来炸药家族不断扩充壮大，也涌现了许多佼佼者，如液体 炸药，高爆混合炸药，燃气炸药，这些炸药被广泛使用与地雷，鱼雷，航弹，破 甲弹，掩体爆破 现代化的化学研发体系使得新的炸药不断出现，各式各样的热武 器也得以出现。 3火箭推进剂 现代火箭主要是一种爆炸杀伤武器，可控制飞行轨迹的火箭称为导弹。火箭 与炮弹是不同的，火箭初始速度为零，动力来源是自身燃料的燃烧喷射。对于火 箭推进剂的要求是必须自身携带氧化剂和还原剂，产生大量高温气体，点燃容易， 燃烧稳定，物理和化学稳定性好，能长时间储存。现代化学为火箭提供了良好的 助推剂。 （1）固体