軍事武器中的化學知識
一、武器的靈魂——火藥
軍事上用的黑火藥成分:硝酸鉀占75%,硫占10%,木炭占15%。黑水藥極易劇烈燃燒,其燃燒反應式是:
2KNO3+S+3C點燃K2S+N2↑+3CO2↑
燃燒時放出大量熱,使生成的氣體體積瞬間膨脹24倍。如果這個反應是在很小的密閉容器中進行,就會導致猛烈的爆炸。
比黑火藥爆炸威力更強大的烈性炸藥,一般是含硝基的化合物。用苯酚製成的“苦味酸”(三硝基苯酚)就是“黃色炸藥”,其生成的反應屬於有機化學中的取代反應。
丙三醇俗稱甘油,在軍事上用它大量來製造硝化甘油,硝化甘油是一種烈性炸藥的主要成分,其反應式為:
C3H5（OH）3+3HONO2→濃H2SO4C3H5
（ONCO3）3+3H2O
甲苯經硝化反應後,可製成三硝基甲苯,其反應式為
C6H5CH3+3HONO3→濃H2SO4C6H2CH3（NO2）3+3H2O
三硝基甲苯就是烈性炸藥TNT。
硝酸銨也是一種烈性炸藥,若突然加熱到高溫或受到猛烈撞擊,會發生爆炸性分解:
2NH4NO3△2N2↑+O2↑+4H2O
無煙火藥是用棉花(主要成份是纖維素)經過硝化反應製成的,它的化學名稱為纖維素三硝酸酯。
二、迷人的“雲海——煙幕彈
當裝有白磷的煙霧彈引爆後,白磷會迅速在空氣中燃燒起來:4P+5O2點燃2P2O5生成物又會進一步與空氣中的水分發生化學反應生成偏磷酸HPO3和磷酸H3PO4。這些酸液微滴與一部分未反應的白色小顆粒P2O5懸浮在空氣中,便構成了“雲海”。
四氯化矽極易水解成矽酸和鹽酸。液態的四氯化錫在空氣中也會“冒煙”,這是因它發生水解生成氯化氫酸霧。因此,它們在軍事上都用來製造煙幕彈,一定能形成更迷人的白霧。在第一次世界大戰期間,英國就曾用飛機向自己的軍艦投下了含有四氯化矽和四氯化錫的煙幕彈,巧妙地把軍艦隱蔽起來,從而避免了敵機的轟炸。現在有些新式坦克中所放射的煙幕不僅能隱蔽自己,而且這種煙幕還具有躲避紅外激光、微波等偵察的功能。
三、空中的“火神”——燃燒彈
用一種能與汽油結合成膠狀物的粘合劑,製成凝固汽油彈。為了攻擊水中的目標,有的凝固汽油彈裏添加了活潑的堿金屬和堿土金屬鉀、鈣、鋇，一遇水就會激烈反應產生可燃性的氫氣:Ba+2H2O=Ba（OH）2+H2↑
此外,鋁粉和氧化鐵所發生的非常壯觀的鋁熱反應，烈焰火光使不少人為之驚歎。反應式為2Al+Fe2O3=Al2O3+2Fe+熱量
這個反應所釋放的熱量,竟然使置換出的鐵也熔化成了紅色的液態鐵。軍事上正是利用了這種性質,製成了使威震沙場的坦克也望而生畏的鋁熱劑燃燒彈。鋁熱劑燃燒彈還有一個獨特之處,從化學方程式可知,沒有空氣的幫助,它照樣能燃燒。
四、照明彈和催淚彈
照明彈中通常裝有鎂鋁和硝酸鈉、硝酸鋇等物質。當照明彈引爆後,金屬鎂在空氣中迅速燃燒,產生幾千度的高溫,並放出含有紫外線的耀眼白光。反應放出的熱量導致硝酸鹽立即分解:2NaNO3△2NaNO2+O2產生的O2又進一步加速了鎂、鋁的燃燒反應,從而使照明彈的亮度更加奪目。