Barut

Barut je eksplozivni prah. Kemijska, mehanička i eksplozivna je smjesa sljedećeg sastava:

• kalijev nitrat (KNO3, salitra) 75%
• drveni ugljen (C, s velikim postotkom ugljika) 20%
• sumpor (S) 15%

Ovaj sastav i omjer je korišten od početka u Kini, gdje je i izmišljen. Smatra se prvim eksplozivom i prvom pirotehničkom mješavinom. Može se raditi sporiji i brži barut, samo da je u danom omjeru:

• od 60 do 80% kalijev nitrat,
• od 5 do 30% drveni ugljen i
• od 5 do 25% sumpor.

Evo 2 često korištena omjer: 70% KNO3 + 15% C + 5% S ili 76,2% NaNO3 + 25,4% C + 8,4% S.

1250.g. Ruđer Bacon je dao sljedeći sastav crnog baruta:

• 41,2% natrijevog nitrata,
• 29,4% sumpora i
• 19,4%-drvenog ugljena. Taj barut nije brzo izgarao i nije stvarao puno dima, ali je stvarao jak pritisak, pa se je koristio kao sporogoreće pogonsko gorivo raketa.

Kroz povijest su se mijenjale sastavine (omjeri) baruta i način izrade. Prije, davno, se je barut radio u velikim količinama, jer je bio jedni do tada poznati eksploziv i koristio se je često. Pošto je pravljenje i izrada baruta dosta opasan i rizičan posao, da se smanji mogućnost od zapaljenja (jer je dovoljna i samo jedna mala iskra) zbog manjeg rizika su mnogi dodavali alkohol (vino, aceton) ili neku drugu tekućinu, pa se je sušilo i onda se je dobivao barut visoke kvalitete, jer što je bitno, kalijev nitrat se otopi i spoji sa sumporom, što je dobro, a ugljen se je naknadno dodavao kad se je to dvoje osušilo.

Izmislili su ga Kineski alkemičari u 9. stoljeću, iako se pretpostavlja da je već znan od prije, od 160-122.g. pne.. Po tradiciji ugljen je rađen od drveta breze, ali se može koristiti i lijeska, bazga ili bor (češeri). U osnovi, barut je mješavina kalijevog nitrata, sumpora i ugljena, ali se umjesto njega u mnogim pirotehničkim smjesama koristi i šećer. Kalijev nitrat služi kao oksidans, a sumpor osigurava stabilnu reakciju. Ugljik i kisik stvaraju reakcijom ugljični dioksid i energiju. NO3, S i C (nitrat (u ovom kontekstu kalijev nitrat-KNO3), sumpor i ugljik (ugljen iz drva, s visokim udjelom ugljika u sebi)) zajedno reagiraju stvarajući dušični i ugljični dioksid, te kalijev sulfid. Ima široke primjene u pirotehnici. Barut i pirotehničke smjese pretvaraju se u plinovite produkte u prvom redu izgaranjem. Od svih vrsta eksploziva barut reagira najsporije. Vrlo je osjetljiv na mehaničke impulse. Osjetljivost mu je na udar i trenje u razini osjetljivosti jakih sekundarnih eksploziva, heksogena i oktogena. Posebice ga karakterizira velika osjetljivost na plamen i iskru. Zbog takvih svojstava rad sa crnim barutom zahtjeva primjenu strogih mjera pirotehničke sigurnosti, posebno usmjerenih na spriječavanje stvaranja uvjeta koji bi mogli izazvati nastanak iskre (trenje, statički elektricitet i sl.). Zbog izvanredno velike osjetljivosti na iskru i plamen, velike brzine pripaljivanja i sagorijevanja kod nižih pritisaka, crni je barut našao veliku primjenu u municiji. Unatoč nekim nedostacima (u prvom redu velikoj higroskopnosti), crni barut je i danas nezamjenljiv u izradi sporogorećeg štapina, pripala za barutna punjenja i različite pirotehničke smjese, zatim za izradu vježbovnih sredstava, i sl. Donedavno se crni barut primjenjivao i za izradu usporivača, npr. usporivača za upaljač ručne bombe. Sa crnim i sivim se punu petarde i druge pirotehničke sprave, jer je on relativno jeftin za raditi, za razliku od bezdimnog baruta.

Temperatura izgaranja je negdje oko 2400°C. Brzina igaranja (ili detonacije) 340 m/s. Energija je 720 kcal/kg. Amosferski tlak je 6 900. Relativna gustoća je 2 g/cm3. Reakcija: 2KNO3+3C+S=K2S+3CO2+N2 ili 10 KNO3 + 3 S + 8 C → 2 K2CO3 + 3 K2SO4 + 6 CO2 + 5 N2.

Taj prah (barut) kad je u zatvorenome prostoru u vakuumu (zbijen ili ne) i kad se do njega izazove zapaljenje, njegova snaga se prenosi na sve strane nekontrolirano, a to nekontrolirano širenje čestica nazivamo eksplozija. Kontrolirano širenje šestica nazivamo ekspanzija, npr. zapaljenje goriva u klipu motora, zrno u metku ima svoje usmjerenje, putem cijevi gdje vi to želite. Barut izgara naglo razvijajući veliku toplinu i stvarajući pretežno plinovite produkte uz neke krute (kalijev sulfid), koji daju dim. Eksploziju baruta možemo definirati opisom kao da kad dođe do njegovog zapaljenja da eksplozija mora jednostavno negdje izbiti, a ono što puca nije dim, nego plinoviti i vatreni produkti nastali izgaranjem lako zapaljive smjese (npr. bezdimni barut). Ekspandirajući plinovi izazivaju eksploziju.

Stare poslovice kažu:"gdje ima vatre ima i dima" ili obrnuto "gdje ima dima ima i vatre". Nove narodne poslovice to demantiraju čak i uz dokaze. Brodske dimne signalne naprave (kompozicije, uređaji), koje su rađene od sumpora (veliki postotak), kod "izgaranja" uopće nema vatre, a dim izlazi u velikim količinama (pod nekim uvjetom stvaraju velike količine dima, najčešći uvjet je visoka temperatura). Osim što se koriste za spas ljudi na moru, koristu se još i u: policiji, vojski i zabavnoj pirotehnici. Trinitroceluloza, kod izgaranja uopće nema dima.

Sivi barut se pak dobija sa kalijevim nitratom, koji nije baš tolike kvalitete, kao crni, ali se kvaliteta može dobiti natapanjem u nekom alkoholu. Crni barut se pak dobija sa natrijevim nitratom, iako su natrij i kalij slični elementi, a i njihovi spojevi, razlika je u tome, da natrijev nitrat ima veću snagu i jačinu, temperaturu i brzinu izgaranja.

Brži barut je većinom bio prije korišten za miniranje, iako sada samo u pirotehničkim kompozicijama, raketama, itd.. Sporiji barut se koristi u raznim pirotehničkim smjesama, ali udjela samo do 30%, npr. bengalke, flash powder, vulkani, fontane, itd., i dodavaju se kemijski elementi (većinom metali) za bojenje plamena (npr. crvena-bakar i silicij). Sporiji reguliramo količinom sumpora i kalijevog nitrata. Sa sporijim i bržim se radu još i sporogoreći štapini (korda, mića, fitilj). Sporiji barut se natopi nekim alkoholom ili pak vodom udjela do 15% i dodaje se dekstrin (prženi kukuruzni škrob, koji usporava gorenje) i kad se osuši, oblikuje se i pripravi i tako su se radili sporogoreći štapini. Brzogoreći štapini su se pak radili tako da se je u brzogoreći barut dodavala nafta ili alkohol i fosfor.

Bezdimni barut (trinitroceluloza, nitroceluloza, celulozni nitrat, TNC, malodimni barut, C6H4O6N2)-je puščani prah, 3 do 5 puta jači od crnoga baruta. Bezdimni barut potpuno je istisnio dimni barut. Gori brže i bolje od crnoga baruta, ali je i do danas POTPUNO ISTISNIO DIMNI BARUT. Dobiva se nitriranjem celuloze (starter metak) ili pak drvenog ugljena koji je preteče celuloze (obični bojevni metak). S njom se punu:-torpeda, granate, raketni pogoni, vojne rakete, kao dodatak nitroglicerinu da se dobi smokeless powder ili blasting gelatine, detonirajućim kapislama, itd.. Upotrebljava se još za izbacivanje taneta (zrna) iz čahure (cijelokupnog metka) ili pak iz raznog streljnog i vatrenog ili artiljerijskog oružja, raznog kalibra i tu služi kao potisni eksploziv. Pri izgaranju razvija samo plinovite produkte. Plinovi nastali njegovom eksplozijom ne uzrokuju rasprsnuće čahure i cijevi, nego potiskuju i izbacuju metak. Primarni (inicijalni) je eksploziv, a ujedno i jednini potisni eksploziv, neosjetljiv na udarce, ali vrlo osjetljiv na plamen. Pri dodiru s plamenom ne eksplodira nego izgara vrlo brzo (VoD (cca)= 7300 m/s) uz stvaranje fireball efekta. Brizantnost u usporedbi s TNT-om je 0.78. Kod TNC-a najviše se mora paziti da ne dođe u dodir s plamenom ili možda iskrom, osim tog nedostatka, vrlo je stabilna. 1886.g. je postupno nadomjestio u vatrenom oružju svih vrsta. Postoji još i dinitroceluloza, ali ona ima čudan plastični oblik i od nje su napravljene ping-pong loptice.

Bijeli barut-je barut koji se koristi u pirotehnici najčešće za paljenje termitnih smjesa, flash powdera, vatrometnih bombi, i ostalih pirotehničkih naprava. Sastoji se od natrijeva ili kalijeva klorata i aluminija u prahu.

Nedovršeni članak Barut koji govori o kemiji treba dopuniti. Dopunite ga prema pravilima Wikipedije.