黒色こくしょく火薬かやく

黒色こくしょく火薬かやく

黒色こくしょく火薬かやく（こくしょくかやく 英えい: black powder）は、可燃かねん物ぶつとしての木炭もくたんと硫黄いおう、酸化さんか剤ざいとしての硝酸しょうさんカリウム（硝石しょうせき）の混合こんごう物ぶつからなる火薬かやくの一種いっしゅである。この3成分せいぶんの配合はいごう比率ひりつは品種ひんしゅによって異ことなり、硫黄いおうを含ふくまない2成分せいぶん黒色こくしょく火薬かやくもある。反応はんのう時じにはかなり大量たいりょうの火薬かやく滓かすと白しろ煙けむりを発生はっせいさせる。

歴史れきし

• 火薬かやくの中なかでは最もっとも古ふるい歴史れきしを持もっており、中国ちゅうごくで7世紀せいき前半ぜんはんに発明はつめいされたといわれている。四よん大だい発明はつめい（紙かみ、印刷いんさつ術じゅつ、火薬かやく、羅針盤らしんばん）の一ひとつである。いずれもルネサンス期きごろまでにヨーロッパに伝つたえられ、実用じつよう化かされた。黒色こくしょく火薬かやくは不老不死ふろうふしの神仙しんせんになるための丹に薬やく製造せいぞう(錬ね丹に術じゅつ)の過程かていで偶然ぐうぜん発見はっけんされた。唐とう代だいの医者いしゃ孫まご思おもえ邈には、「千金せんきん要よう方かた」「千金せんきん翼つばさ方かた」という医学いがく書しょのほかに「丹に経けい」という丹に薬やくに関かんする著書ちょしょがある。このなかの「伏ふく火ひ硫黄いおう法ほう」は黒色こくしょく火薬かやくと同おなじ原料げんりょうが使つかわれており手順てじゅんを誤あやまると爆発ばくはつしてしまう。これが火薬かやくの発明はつめいにつながったと推定すいていされる。中国ちゅうごくで発明はつめいされた火薬かやくはイスラム圏けんを通つうじてヨーロッパに伝つたわりヨーロッパ社会しゃかいを大おおきく変かえてゆく。
• 中国ちゅうごくで黒色こくしょく火薬かやくが発明はつめいされたのは、中国ちゅうごくで黒色こくしょく火薬かやくの成分せいぶんの一ひとつである硝酸しょうさんカリウムが産出さんしゅつされるためであり、天然てんねん硝酸しょうさんカリウムは世界中せかいじゅうでも限かぎられた地域ちいきにしか存在そんざいしない。
• 1045年ねんには軍用ぐんようとしての黒色こくしょく火薬かやく類似るいじの配合はいごう組成そせいの記述きじゅつが中国ちゅうごくの北きた宋そう政府せいふ編集へんしゅうの「武たけ経けい総そう要よう」に現あらわれている。この書しょには、火ひ毬かさ用よう火薬かやく、蒺藜火ひ毬かさ用よう火薬かやくおよび毒薬どくやく煙けむり毬かさ用よう火薬かやくなどの配合はいごう組成そせいが記しるされている。これらは発射はっしゃ薬やくとしてではなくて炸薬さくやくとして用もちいられた。
• 1242年ねんには「驚異きょうい博士はかせ」とよばれたイギリスの僧侶そうりょであり哲学てつがく者しゃ、科学かがく者しゃのロジャー・ベーコンによって黒色こくしょく火薬かやくの組成そせいが記録きろく(Desecretis及およびOpus Tertium)された。この黒色こくしょく火薬かやくの組成そせいは現在げんざいまで続つづいている。

• 14世紀せいき中期ちゅうきには鉄砲てっぽうの装そう薬やくとして使用しようされるようになる。
• 1543年ねん(天文てんもん12年ねん)に種子島たねがしまに1隻せきの中国ちゅうごく船せんが漂着ひょうちゃくし、乗のり合あわせていたポルトガル人じんが鉄砲てっぽうをもっていた。島しま主ぬしの種子島たねがしま時じ堯は大金たいきんを積つんで2挺ていの鉄砲てっぽうを譲ゆずり受うけた。時とき堯自身じしんその使用しよう法ほうを学まなび、さらに小姓こしょう篠川しのかわ小四郎こしろうに命めいじて火薬かやくの製法せいほうを学まなばせ、八板やいた金きむ兵衛ひょうえ清せい定じょう(清せい貞さだとも)に鉄砲てっぽうを研究けんきゅうさせた。篠川しのかわ小四郎こしろうは、ポルトガル人じんより「搗篩・和合わごうの法ほう」とよばれる黒色こくしょく火薬かやくの製造せいぞう法ほうと、その原料げんりょうが硝石しょうせき、硫黄いおうおよび木炭もくたんであることを習ならった。彼かれはその努力どりょくによって、ポルトガル人じんがもたらした火薬かやくよりさらに強力きょうりょくな発射はっしゃ薬やくとしての黒色こくしょく火薬かやくをつくることに成功せいこうした。
• 1627年ねんにはスロヴァキアのバンスカー・シュチャヴニツァ鉱山こうざんで初はじめての発破はっぱが行おこなわれた。
• 反応はんのうは燃焼ねんしょうよりも爆ばく轟とどろきであるため、性状せいじょうは火薬かやくというより爆薬ばくやくに近ちかく、燃焼ねんしょうガスの圧力あつりょくで弾たまを圧おし出だす火器かきの装そう薬やくには余あまり向むいていない。このため改良かいりょう品ひんとして、燃焼ねんしょう反応はんのう速度そくどを緩和かんわさせた褐色かっしょく火薬かやくが発明はつめいされている。
• 19世紀せいき末まつには無煙むえん火薬かやくの発明はつめいにより軍事ぐんじ用途ようとではあまり使用しようされなくなっている。
• 日本にっぽんでは20世紀せいき中盤ちゅうばん以降いこうは専もっぱら花火はなびの装そう薬やくや、消防しょうぼう士しや消防しょうぼう団だん員いんが用もちいる信号しんごう拳銃けんじゅう（索さく投とう銃じゅう）、あるいは火縄銃ひなわじゅうの実演じつえん射撃しゃげきに用もちいられる程度ていどとなっており、銃器じゅうき用途ようとでの使用しようは極度きょくどに減少げんしょうしている。朝日新聞あさひしんぶん（1988年ねん3月がつ15日にち付づけ朝刊ちょうかん）が日本にっぽんの警察けいさつの捜査そうさ資料しりょうを通つうじて報ほうじたところでは、赤あか報ほう隊たい事件じけんが発生はっせいした1980年代ねんだい末すえの時点じてんで全国ぜんこくの猟銃りょうじゅう所持しょじ者しゃ約やく20万まん人にんのうち、火縄銃ひなわじゅうや村田むらた銃じゅうを用もちいているとみられる猟りょう用よう黒色こくしょく火薬かやく購入こうにゅう者しゃは、全国ぜんこくでも約やく300人にん（0.15%程度ていど）にまで減少げんしょうしていた。

種類しゅるい

標準ひょうじゅん的てきな比率ひりつ(化学かがく量りょう論ろん的てき組成そせい比ひ)は質量しつりょう比ひで硝酸しょうさんカリウム：硫黄いおう：木炭もくたん＝75：10：15。

種類しゅるい

種類しゅるい	硝酸しょうさんカリウム(%)	硫黄いおう(%)	木炭もくたん(%)	粒つぶの直径ちょっけい・性状せいじょう	用途ようと
黒色こくしょく粉こ火薬かやく	58 - 70	16 - 26	10 - 20	0.1mm以下いか、微ほろ粉末ふんまつ状じょう	導火どうか線せん
黒色こくしょく鉱山こうざん火薬かやく	65 - 70	10 - 20	10 - 20	3 - 7mmの球状きゅうじょう、黒鉛こくえん光沢こうたく	砕石さいせき
狩猟しゅりょう用よう黒色こくしょく火薬かやく	73 - 79	8 - 12	10 - 17	0.4 - 1.2mm以下いか、黒鉛こくえん光沢こうたく	狩猟しゅりょう
黒色こくしょく小粒こつぶ火薬かやく	73 - 79	8 - 12	10 - 17	0.4 - 1.2mm以下いか、黒鉛こくえん光沢こうたくなし	煙火えんか

性質せいしつ

外観がいかんは黒くろい粉末ふんまつであり、化学かがく的てきに安定あんていで自然しぜん分解ぶんかいの心配しんぱいがなく、また吸湿きゅうしつ性せいもないので永年えいねんの貯蔵ちょぞうに耐たえる。

なお、玩具おもちゃ用よう花火はなびに使用しようされている火薬かやくは硝酸しょうさんカリウムの代かわりに過か塩素えんそ酸さんカリウムが使つかわれているものが多おおく、過か塩素えんそ酸さんカリウムは吸湿きゅうしつ性せいが高たかいため、湿度しつどの高たかい環境かんきょう下かで保管ほかんすると花火はなびは湿気しっけを吸収きゅうしゅうしてしまう。また硝酸しょうさんカリウムの代かわりに硝酸しょうさんナトリウム（チリ硝石ちりしょうせき）を使用しようした場合ばあいも同様どうようであるが、厳密げんみつには硝酸しょうさんカリウム以外いがいの酸化さんか剤ざいを使用しようしたものは黒色こくしょく火薬かやくには分類ぶんるいされない。

黒色こくしょく火薬かやくに含ふくまれている硫黄いおうは着火ちゃっか温度おんどを下さげ、炎ほのおを大おおきくし、ガス発生はっせい量りょうを増ます作用さようがあるが、特とくに反応はんのうの途中とちゅうで生成せいせいされる硫化りゅうか水素すいそや酸化さんか窒素ちっその触媒しょくばい効果こうかによって、有害ゆうがいな一酸化いっさんか炭素たんそや青酸せいさんガスの生成せいせいをおさえる作用さようがある。

炎ほのおに対たいして敏感びんかんで、衝撃しょうげきや摩擦まさつ、静電気せいでんき、火花ひばなに対たいしても敏感びんかんである。燃焼ねんしょう速度そくどは混合こんごう比ひや粒つぶの大おおきさなどの条件じょうけんによって大おおきく異ことなり5cm/s - 400cm/sまでと幅広はばひろく、爆ばく発熱はつねつは約やく3MJ/kg(700 - 750kcal/kg)。

黒色こくしょく火薬かやくの燃焼ねんしょうは以下いかの反応はんのうで行おこなわれると推定すいていされている。

${\ce {2KNO3 + S + 3C -> K2S + N2 + 3CO2}}$

${\ce {10KNO3 + 3S + 8C -> 2K2CO3 + 3K2SO4 + 6CO2 + 5N2}}$

爆発ばくはつすると、固体こたい物質ぶっしつが約やく55%、気体きたいが約やく45%、発生はっせいする。

よく「硝煙しょうえんの臭くさい」などと表現ひょうげんされる臭においは硫化りゅうかカリウムが空気くうきと反応はんのうして出来できた硫化りゅうか水素すいそなどのイオウ化合かごう物ぶつの臭においである。このため、黒色こくしょく火薬かやく時代じだいの大砲たいほうなどの砲煙ほうえんを吸すい込こむと中毒ちゅうどく症状しょうじょうが出でることが多おおかった。なお、黒色こくしょく火薬かやくの黒色こくしょくとは、木炭もくたんを混まぜたパウダーの色いろに由来ゆらいするもので反応はんのう煙けむりの色いろではない。爆発ばくはつ時じに黒くろ煙けむりは出ださず、実際じっさいの煙けむりは白色はくしょくである。

製法せいほう

• 材料ざいりょうの例れい
  • 硝酸しょうさんカリウム 純度じゅんど99.5%以上いじょう、塩化えんか物ぶつ0.03%以下いか、水分すいぶん0.2%以下いか
  • 硫黄いおう 純度じゅんど99.5%以上いじょう
  • 木炭もくたん やわらかくて灰分かいぶんの少すくない物もの

• 製造せいぞう手順てじゅんの例れい

1. 木炭もくたんを乳鉢にゅうばち(すり鉢ばち)ですり潰つぶす。
2. 硫黄いおうを加くわえて混合こんごうする。
3. 木炭もくたんと硫黄いおうの混合こんごう物ぶつを内側うちがわが皮かわ張ばりの容器ようきに移うつして硝酸しょうさんカリウムを加くわえる。この時ときに水分すいぶんを加くわえて水分すいぶん量りょうが4.5 - 6.5%になるようにする。
4. 樫かしの木きの棒ぼうでよくすり潰つぶす。これによって密度みつどが大おおきく、燃焼ねんしょう性せいが均一きんいつになり薬やく勢ぜいがよくなる。
5. 火薬かやくを綿布めんぷで包つつんで鉄板てっぱんで挟はさみ60 - 120Kgf/cm²で圧搾あっさくして比重ひじゅうを高たかめる。
6. 所望しょもうの粒つぶ度どになるように破砕はさいする。この時ときに水分すいぶんが所定しょてい量りょう以下いかにならないように注意ちゅういする。
7. 60度ど以下いかの温風おんぷうで水分すいぶんが1%以下いかになるまでゆっくりと乾燥かんそうさせる。

関連かんれん項目こうもく

• コーニング (火薬かやく)
• マスケット銃じゅう
• 導火どうか線せん
• モデルロケット（黒色こくしょく火薬かやくやコンポジット推進すいしん薬やくを使用しようした模型もけいロケット）
• 褐色かっしょく火薬かやく、無煙むえん火薬かやく
• 花火はなび
• 午後ごごの死し - 当初とうしょは黒色こくしょく火薬かやくをシャンパンで割わったカクテルだった。

外部がいぶリンク

• 板垣いたがき英治えいじ、「五箇山ごかさんの塩しお硝」 大学だいがく教育きょういく開放かいほうセンター紀要きよう (1998) 第だい18号ごう, p.31-42, hdl:2297/1467