火藥，顧名思義就是能著火的藥，觸火即燃是它的主要特性。那又為什么叫它做“藥”呢？因?yàn)橹圃旎鹚幍膬煞N主要成份－硝和硫磺都是藥品，所以叫做火藥。與依靠空氣中氧氣才能進(jìn)行燃燒的物質(zhì)不同，火藥是由硝石釋放氧氣完成燃燒過程的自供氧燃燒體系，因而可以在密閉的容器中燃燒。由此可見，硝石在火藥中扮演著氧化劑的角色。而硫磺在火藥燃燒中扮演著還原劑的角色，是火藥能夠爆炸的重要因素。

    在春秋晚期(公元前六世紀(jì))，有一個(gè)叫計(jì)然的人就說過：“石流黃出漢中”，“消石出隴道”。石流黃就是硫磺；消石就是硝石，古時(shí)還稱焰硝、火硝、苦硝、地霜等?？梢娫缭诖呵飸?zhàn)國時(shí)期，木炭、硫磺、硝石已經(jīng)為人們所熟知。在我國第一部藥材典籍漢代的《神農(nóng)本草經(jīng)》里，硝石、硫磺都被列為重要的藥材。即使在火藥發(fā)明之后，火藥本身仍被引入藥類。明代著名醫(yī)藥學(xué)家李時(shí)珍所著的《本草綱目》中，說火藥能治瘡癬、殺蟲、辟濕氣和瘟疫

    火藥是由練丹家發(fā)明的。由漢代到唐代，練丹家經(jīng)過長(zhǎng)期的探索和大膽的試驗(yàn)，雖然沒有達(dá)到練出“仙丹”的目的，但在練制“仙丹”的過程中發(fā)明了火藥。

    首先，人們對(duì)組成火藥的三種成分的性質(zhì)有了一定認(rèn)識(shí)。早在商周時(shí)期，人們?cè)谝苯鹬幸呀?jīng)廣泛使用木炭。在實(shí)踐中，已經(jīng)了解到木炭是比木柴更好的燃料。硫磺有天然存在，人們很早就開采它。同時(shí)在冶煉中，逸出的刺鼻的二氧化硫和溫泉中四溢的硫磺氣直接地刺激著人們的感官。就在這些接觸中，人們逐漸認(rèn)識(shí)到硫的一些性能。除了獲知它對(duì)某些皮膚病有特別的療效外，還有某些奇特的性質(zhì)。如《神農(nóng)本草經(jīng)》里說：“石硫磺……能化金銀銅鐵，奇物?！本褪钦f硫能和銅鐵等金屬化合。我國最早一本煉丹著作東漢的《周易參同契》里，記載硫和水銀化合生成紅色硫化汞的反應(yīng)。硫的這些性能在從事煉丹的方士眼里很受器重。硫不僅能和銅鐵等金屬化合，還能把那神奇的水銀制服。于是練丹家們?cè)谕龍D用水銀煉制所謂的“金液”、“還丹”中，常常使用硫。在實(shí)驗(yàn)中，人們還發(fā)現(xiàn)，硫著火容易飛升，性質(zhì)活潑，很難擒制。怎樣才能使它藥性緩和變成比較容易控制呢？練丹家們采用了一種名叫“伏火法”的辦法，就是經(jīng)過和其他某些易燃物質(zhì)混合加熱或進(jìn)行某種程度的燃燒，使它變性?；鹚幍陌l(fā)明就和這類硫磺伏火的實(shí)驗(yàn)有密切聯(lián)系。硝的引入是制取火藥的關(guān)鍵。硝的化學(xué)性質(zhì)很活潑，撒在赤炭上立即就產(chǎn)生焰火，能和許多物質(zhì)發(fā)生作用，所以在煉丹中，常用硝來改變其他藥品的性質(zhì)。同時(shí)又有很多伏火硝石的方法。又因?yàn)橄跏念伾推渌恍}類如樸硝(硫酸鈉)等差別不大，在使用中容易搞錯(cuò)，因此人們還掌握了識(shí)別硝石的方法。南北朝時(shí)期的醫(yī)藥家陶弘景在《本草經(jīng)集注》中指出：“以火燒之，紫青煙起，云是硝石也?！边@和近代用焰色反應(yīng)來鑒別硝酸鉀是相似的。這為后來大量地采用硝石做了技術(shù)上的準(zhǔn)備。

    對(duì)炭、硫、硝三種物質(zhì)性能的認(rèn)識(shí)，為火藥的發(fā)明準(zhǔn)備了條件。在我國封建社會(huì)的上升階段，由于醫(yī)藥學(xué)和煉丹活動(dòng)的發(fā)展，特別是通過長(zhǎng)期的實(shí)踐，人們?cè)诜鹆蚧?、伏火硝石的多次?shí)驗(yàn)中觀察到，點(diǎn)燃硝石、硫磺、木炭的混合物，會(huì)發(fā)生異常激烈的燃燒。

    唐代練丹家們于公元682年（唐高宗永淳元年）首創(chuàng)硫磺伏火法，在《諸家神品丹法》卷五中載有“孫真人丹經(jīng)內(nèi)伏硫磺法”：取硫磺、硝石各二兩，研成粉末，放在銷銀鍋或砂罐里。掘一地坑，放鍋?zhàn)釉诳永锖偷仄?，四面都用土填?shí)。把沒有被蟲蛀過的三個(gè)皂角子逐一點(diǎn)著，然后夾入鍋里，把硫磺和硝石燒起焰火。等到燒不起焰火了，再拿木炭來炒，炒到木炭消去三分之一，就退火，趁還沒有冷卻，取出混合物，這就伏火了。從這一記載可見，當(dāng)時(shí)已經(jīng)掌握了硝、硫、炭混合點(diǎn)火會(huì)發(fā)生劇烈反應(yīng)的特點(diǎn)，因而采取措施控制反應(yīng)速度，防止爆炸。

    公元808年（唐憲宗元和三年），又創(chuàng)“伏火礬法”。同類的實(shí)驗(yàn)在唐中期的《鉛汞甲庚至寶集成》卷二中也出現(xiàn)。有個(gè)名叫清虛子的，在講“伏火礬法”時(shí)說道：“硫二兩，硝二兩，馬兜鈴三錢半。右為末，拌勻。掘坑，入藥于罐內(nèi)與地平。將熟火一塊，彈子大，下放里面，煙漸起，以濕紙四五重蓋，用方磚片捺以土冢之，候冷取出，其硫磺伏住。”在這個(gè)實(shí)驗(yàn)里，野生植物馬兜鈴和上面實(shí)驗(yàn)中的皂角子一樣，都是代替炭起燃燒作用的。同樣也注意防止混合物的激烈燃燒。這樣的操作方法是經(jīng)過反覆實(shí)踐的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。

    以上兩種配方，把三種藥料混合起來，已經(jīng)初步具備火藥所含的成分，在理論上近似2KNO2＋S＋3C＝K2S＋3CO2↑＋N2↑＋Q方程式。不過所用的藥料是天然品，沒有經(jīng)過提煉，質(zhì)地既不純凈，份量也不標(biāo)準(zhǔn)，所以火藥的力量還是微弱。

    關(guān)于失敗的教訓(xùn)也有記載。成書約在五代時(shí)期(公元十世紀(jì))一本名叫《真元妙道要略》的煉丹書就告誡說，拿硫磺、硝石、雄磺(As2S2)和蜜合起來一塊燒，會(huì)發(fā)生焰火，把人的臉和手燒壞，還能直沖屋上，把房子也燒了。由此可見人們已經(jīng)熟知這類混合物燃燒爆炸的性能，在煉丹中加以防止。人們有意識(shí)地利用這類混合物的這一性能，火藥就被掌握了。

    經(jīng)過煉丹家們不斷的改進(jìn)，大約到晚唐時(shí)期（九世紀(jì)末葉），中國發(fā)明的黑色火藥便正式出現(xiàn)了。當(dāng)時(shí)發(fā)明的火藥，現(xiàn)在叫*；因?yàn)樗屎稚钟腥私兴稚鹚?。它是硝酸鉀、硫磺、木炭三種粉末的混合物。這種混合物極容易燃燒，而且燃燒起來相當(dāng)激烈。這是因?yàn)橄跛徕浭茄趸瘎?，加熱的時(shí)候釋放出氧氣。硫和炭容易被氧化，是常見的還原劑。把它們混合燃燒，氧化還原反應(yīng)迅猛進(jìn)行，反應(yīng)中放出高熱和產(chǎn)生大量氣體。假若混合物是包裹在紙、布、皮中或充塞在陶罐、石孔里的，燃燒的時(shí)候由于體積突然膨脹，增加到幾千倍，就會(huì)發(fā)生爆炸。這就是*燃燒爆炸的原理。

    和其他發(fā)明創(chuàng)造一樣，火藥的發(fā)明也經(jīng)歷了一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的實(shí)踐和認(rèn)識(shí)過程，隨著生產(chǎn)的發(fā)展、社會(huì)的進(jìn)步而逐步完善。

    火藥應(yīng)用于軍事以后，在制造技術(shù)上和性能上逐漸有所發(fā)展和提高。北宋仁宗時(shí)（公元1040年左右），以熟悉法令典故而著稱的宰相曾公亮等編寫的軍事著作《武經(jīng)總要》前集卷12里，已經(jīng)詳細(xì)記載炮火藥、蒺藜火藥、毒煙火藥的配制方法。

    火炮藥用焰硝四十兩，硫磺十四兩，木炭十四兩，外加竹茹、麻茹、清油、桐油、磺蠟、干漆、砒磺、磺丹、定粉、濃油等。其組配比例為硝50.6%、硫磺26.6%、木炭22.8%。

    蒺藜火藥用焰硝四十兩，硫磺二十兩，木炭五兩，外加竹茹、麻茹、小油、桐油、瀝青、磺蠟、干漆等。其組配比例為硝50%、硫磺25%、木炭25%

    制毒藥煙球用焰硝三十兩，硫磺十五兩，木炭五兩，外加巴豆、*、狼毒、草烏頭、磺蠟、竹茹、麻茹、小油、桐油、瀝青等，其組配比例為硝49.06%、硫磺24.8%、木炭25.6%；

    上述三個(gè)火藥配方說明，用硝石、硫磺、木炭為基本原料，再摻雜一些其他物質(zhì)，就可以配制成不同性能和用途的火藥。這三個(gè)配方，既是經(jīng)過宋軍試用改造后優(yōu)良的定型制品，又是各地配制火藥的樣本。其硝、硫、炭之間的組配比率，漸趨合理。

    但是，和現(xiàn)代黑色火藥比較，這三種火藥的組配率還有一定的差距（現(xiàn)代黑色火藥的標(biāo)準(zhǔn)配方：硝75%、硫磺10%、木炭15%），由于氧化劑硝石的含量太低，供氧不足，低熔點(diǎn)可燃物硫磺的含量太多，又摻有很多其他成份，其性能只具有縱火、散毒、放煙的作用?！段浣?jīng)總要前集》所載“霹靂火球”就是按上述第一配方而制的，它也不是爆炸性火器，名為霹靂，是由于火藥后竹竿爆裂，發(fā)出很大響聲，又由于竹竿爆裂，球體內(nèi)的熾熱瓷片散飛附近，可以傷人，所以說它有爆炸性火器的萌芽。

    由此可見，北宋初期的火藥，一方面已經(jīng)有了相當(dāng)?shù)陌l(fā)展，另一方面配方成份也很復(fù)雜，還是一種低級(jí)火藥。北宋末期所出現(xiàn)的“霹靂炮”、“鐵火炮”，其中裝藥則肯定已經(jīng)是具有爆炸性能的火藥了。

    宋元兩朝，戰(zhàn)場(chǎng)上出現(xiàn)了各種火器，應(yīng)用日益廣泛。戰(zhàn)爭(zhēng)的需求促進(jìn)了火藥性能的不斷改良。到了元代，火藥配方中硝的含量已經(jīng)明顯增加，達(dá)到了60%，硫磺和炭各占20%左右。制造工藝也有所改良，減少了雜質(zhì)，剔除了火藥中的緩燃物質(zhì)，成品多為顆粒狀，具有了較大威力。

    到了明代，火藥的發(fā)展取得很大的進(jìn)步，達(dá)到了更高的水平。成書于明代前期的《火龍神器陣法》，記載了多種火藥配方，并提出“必要知藥性之宜”才能“得火攻之妙”，較《武經(jīng)總要》已有較大的發(fā)展。戚繼光于公元1560年（嘉靖三十九年）寫成的《紀(jì)效新書布城諸器圖說》中，對(duì)銃用發(fā)射火藥的配方和制造工藝，記載的更為詳細(xì)。其配方為“硝一兩，磺一錢四分，柳炭一錢八分”，這種組配率，是硝石75.75%，硫磺10.6%，木炭13.65%，和現(xiàn)代黑色火藥的標(biāo)準(zhǔn)組配率已經(jīng)基本一致。

    不同組配比率的傳統(tǒng)火藥配方，在《武備志制火器法》中多有記載。其中，用作火箭流星及浸泡藥線的火藥配方是“磺居硝六分之一，炭居硝五分之一，折算的組配比率為硫磺硝73.2%、硫磺12.2%、木炭14.6%。爆炸藥配方是“磺居硝三分之一或四分之一，炭居硝四分之一，折算的組配比率為硝66.6%、硫磺16.7%、木炭16.7%?；鹋诩傍B銃*的配方是“磺居硝十分之一，炭同之”，折算的組配比率為硝83.3%、硫磺8.35%、木炭8.35%。

    用硫或炭的同種異性原料組成的火藥配方甚多，可以配制成不同的火藥。如《兵錄火攻藥性》中說，“雄黃氣高而火焰”，可以配制燃燒強(qiáng)烈的火藥；“石黃氣猛而火烈”，可以配制烈性火藥；“砒黃氣臭而毒”，可以配制致毒藥劑。又如《武備志制火器法》中說，“柳枝灰、茄秕灰最輕而易引火”，能配制容易引燃的火藥；“飄灰、蜂窩灰則又輕”，能配制極易引燃的火藥；用葫蘆灰能配制燃燒猛烈的火藥，用箬葉灰能配制爆裂的火藥。

    在火藥中加入其他原料組成的火藥配方更多，僅在《兵錄火攻藥性》中就記載了50多個(gè)。例如，加入金針、硇沙、制鐵子、磁鋒等物，配制成使人肌肉腐爛的“爛火藥”；加入草烏頭、芭豆、雷藤、水馬等物，配制成使人說不出話來的“見血封喉藥”；加入江子常山、半夏、川黃等物，配制成使人昏迷不醒的“噴火藥”；加入桐油、豆粉、松香等物，配制成燒夷敵軍糧草和營寨的“飛火藥”；加入頭發(fā)、鐵汁、巴油等物，配制成焚燒敵軍革車、皮帳的強(qiáng)燒劑；加入猛火油等物，配制成得水愈熾能燃燒濕物的水戰(zhàn)用火藥；加入九尾魚脂等物，配制成因風(fēng)蔓延的燃燒劑；加入狼糞等物，配制成晝發(fā)煙、夜發(fā)光的報(bào)警焰火；加入江豚骨、江豚油、狼糞、艾肭等配制的“逆風(fēng)火藥”；分別加入青黛、鉛粉、紫粉、木煤后，配制成能發(fā)出青煙、白煙、紫煙、黑煙等報(bào)警火藥。

    在《武備志》稍后，公元1637年出版的《天工開物》中的《佳兵篇》所載的《火藥料》中，把其區(qū)分為直擊的火藥和橫擊的火藥，相當(dāng)于發(fā)射和爆炸的概念。說直擊的火藥是硝九、磺一的比率，橫擊的火藥是硝七、磺三的比率。這說明，這時(shí)的火藥成份已較單純，人們對(duì)發(fā)射用火藥和爆炸用的火藥的組配規(guī)律，已經(jīng)確實(shí)地掌握了。

    明代火藥的配制工藝也有了極大的進(jìn)步，其主要包括對(duì)原料的精選、提煉及配制、檢驗(yàn)等方面。

    硝是配制火藥的主要原料，它的純度對(duì)火藥威力的影響很大。明代制硝的工藝流程分為三步。第一步是將天然硝石放在沒有雜質(zhì)的淡水中溶解，把其中的泥沙等顆粒性雜質(zhì)沉淀并剔除。第二步是用一定數(shù)量的雞蛋清、紅籮卜等吸附物放入硝溶液中多次煮沸，吸附其中的渣滓及鹽堿等成份，然后用笊籬將吸附物撈出。第三步是將水膠放入硝液中再次煮沸，爾后將硝液倒入瓷甕中冷卻凝固，使廢水浮在甕上，泥末沉于甕底，純硝居于中央，最后去水除渣，取出純硝曬干。經(jīng)過上述工藝流程，每百斤天然硝大致只能提煉出30斤純硝。這種純硝呈白色結(jié)晶，。

    硫磺是一種快速燃爆物，它純度對(duì)火藥爆發(fā)力的影響很大。明代硫磺的提煉工藝流程分為四步。第一步是將硫塊搗碎，揀去沙粒、雜物。第二步是將搗碎的硫磺放入鍋中加淡水煮沸，去除雜質(zhì)，倒入甕盆內(nèi)沉淀一天后，將沉淀物剔除，取得粗硫。第三步是按10斤硫磺倒入2.5斤牛油和1斤麻油的比例，進(jìn)行煎煮，使油不粘糊硫磺，再用柏葉加入鍋中與硫磺同煮，吸去鍋中成黑色的渣滓。第四步是將去渣的粗硫放入沸油中煎煮，待油面泛起黃沫后，放入盆中冷卻，最后除去面上的黃沫和雜質(zhì)，取出無渣滓、去油性的純凈硫磺，這種硫磺呈檸檬色塊狀結(jié)晶。

    木炭粉是火藥中的助燃物，其質(zhì)量?jī)?yōu)劣能影響火藥的燃燒速度。焙制木炭時(shí)，最好選用清明前后的柳條，因?yàn)榇藭r(shí)的柳條葉芽將萌未萌，養(yǎng)分集中在柳條上。如果將這種枝直條勻的柳條取下，去皮除節(jié)，自然封干，爾后再焙制成炭，碾成粉末。用這種木炭粉配制的火藥，因木炭的去皮而無煙，去節(jié)而無樹脂，從而提高了燃燒速度和的各向均勻性，增強(qiáng)了瞬時(shí)爆發(fā)力。

    配制火藥的工藝流程共四步。第一步是將精選和提煉過的硝、硫、炭，按配制火藥的要求，秤準(zhǔn)份量，按配方比例，分別放入石臼或木槽中，反復(fù)搗碾多次，使之成為細(xì)末。第二步是將碾細(xì)的硝、硫、炭三種粉末，按比例混合放入木臼中，再加入量的純水或燒酒，將混合物拌合成濕泥形態(tài)，并用木杵搗碾成千上萬次。在搗碾過程中，嚴(yán)禁沙石雜入臼中，以免磕碰后生火成災(zāi)。當(dāng)混合物將干時(shí)，加水再搗，使混合物充分勻和細(xì)膩，爾后取出日曬。第三步是對(duì)成品進(jìn)行質(zhì)量檢查。選取一部分曬干的火藥樣品，放在紙上燃燒，如果迅速燃盡而紙張完好無損，則是合格制品?；蛘邔悠贩旁谑中闹腥紵?，火藥燃畢而手心不覺熱者，說明成品燃速快，是合格制品。反之，如果火藥燃畢后在紙上留有黑心白，或手心感到燒灼者，則為不合格制品，需要反工再次搗碾，直到合格為止。其四是篩選合格藥粒，趙士禎在寫成于公元1598年（明神宗萬歷二十六年）的《神器譜》中說：火藥的顆粒，“粗大者不用，下細(xì)者不用，止取如粟米一般者入銃”，說明當(dāng)時(shí)對(duì)火藥顆粒大小與火藥燃燒速度的關(guān)系，已經(jīng)有了深刻的認(rèn)識(shí)。將經(jīng)過檢驗(yàn)合格的藥塊破碎成粒，用粗細(xì)不同的籮篩，分別篩出大銃（炮）、佛郎機(jī)和鳥銃所用的大中小各種火藥粒，不成粒狀的可以用作火門引火藥，剩下的細(xì)粉末全部剔除。這種按槍炮口徑和藥室大小，選用相應(yīng)檔次的粒狀火藥的目的，既是為了提高發(fā)射威力，也是為了保證發(fā)射時(shí)的安全。

    中國古代火器的發(fā)展自18世紀(jì)初葉逐漸衰萎，清代在第一次*戰(zhàn)爭(zhēng)前所用的火藥，大體仍按明代火藥配制理論和技術(shù)，采用人工操作的辦法配制而成。而同期西方工業(yè)革命，極大地促進(jìn)了火藥和火器技術(shù)的發(fā)展。

    清軍在第一次*戰(zhàn)爭(zhēng)中戰(zhàn)敗后，清朝一些統(tǒng)兵將領(lǐng)導(dǎo)和火藥研制人員，發(fā)現(xiàn)了舊制火藥的不足。為了改良火藥性能，進(jìn)行了大量改進(jìn)配制工藝的試驗(yàn)，將提煉硝的次數(shù)從一次增加到三次，爾后按硝8斤，硫磺粉1斤2兩、炭粉1斤6兩的配比份量，放在石臼中，用槐榆木制的堅(jiān)木杵搗拌成千上萬次，制成組配比率為硝76%、硫10.7%、炭13.3%的發(fā)射火藥。經(jīng)對(duì)比試驗(yàn)，和英軍*的性能基本相當(dāng)。

    中國古代火藥發(fā)明后，在軍事使用中在不斷地改進(jìn)和提高。其發(fā)展規(guī)律是：配制上由沒有嚴(yán)格比例到有一定比例；成份上龐雜到簡(jiǎn)單、純凈；形狀上由粉末到顆粒?；鹚幍娜紵⒈ê桶l(fā)射三種性能，也逐漸被應(yīng)用到火器中去。

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