화약

전장식 총포에 사용되는 흑색 화약

흑색화약(黑色火藥, black powder) 또는 그냥 화약(火藥, gunpowder)은 황, 숯과 초석(硝石)이라 불리는 질산칼륨의 혼합물이다. 연소될 때 많은 양의 기체가 발생하며 급격히 팽창하여 화기의 탄두를 발사하는 추진체로 사용된다. 불꽃놀이의 폭발에도 사용된다. 중국에서 개발 되었다. 9세기부터 중국인들은 초석, 유황, 숯가루 등을 가지고 화약을 만들었다. 마찬가지로 최초의 화기(火器) 역시 중국인들이 11세기에 만들었지만, 다만 연대가 명확한 최초의 중국 화기는 1356년에 나타났다.

개요

기존의 화약을 "흑색 화약"이라 부르게 된 것은 19세기에 무연 화약이 발명되고 난 뒤의 일이다.(무연 화약은 어두운 붉은 색이다.)

화약의 성분과 기능은 다음과 같다.

• 질산칼륨(KNO₃)의 질산기(NO₃)는 반응시 산소를 공급한다.
• 숯은 연소 반응이 일어날 수 있도록 탄소를 공급한다.
• 황은 낮은 온도에서도 발화하며 폭발을 증가시킨다.

이 구성물들 중에서 질산칼륨이 가장 중요한 위치를 차지하는데 질산기에 의한 지속적인 산소의 공급이 다른 구성물들의 연소와 폭발을 촉진하기 때문이다. 현대의 흑색 화약은 정전기로 인한 폭발을 방지하기 위해 알갱이에 흑연을 도포한다. 현재 사용되고 있는 흑색 화약은 1780년대에 불꽃제조사들이 발명한 것으로 질산칼륨 75%, 숯 15%, 황 10%의 조성비로 이루어져 있다. 이 구성물들의 조성비는 시대와 지역에 따라 다양하게 변하여 왔다.

화학 반응식

화약의 폭발은 다음과 같은 화학반응식으로 간단히 표현할 수 있다.

2 KNO₃ + S + 3 C → K₂S + N₂ + 3 CO₂.

보다 정확한 화학반응식은 다음과 같다.(그러나 이 반응식도 여전히 간단히 표현한 것이다.)

10 KNO₃ + 3 S + 8 C → 2 K₂CO₃ + 3 K₂SO₄ + 6 CO₂ + 5 N₂.