المدونة الصوتية

الملح في البارود في العصور الوسطى: نترات الكالسيوم أم البوتاسيوم؟

الملح في البارود في العصور الوسطى: نترات الكالسيوم أم البوتاسيوم؟

بواسطة جيف سميث

حتى وقت قريب ، كان من المتعارف عليه أن تركيبة البارود كانت تعتمد دائمًا على خليط متنوع من الفحم النباتي والكبريت ونترات البوتاسيوم. لقد تم تحدي هذا مؤخرًا. تم التأكيد على أن البارود المبكر كان يعتمد على ملح الجير وهو نترات الكالسيوم. تفحص هذه الورقة هذا الادعاء.

تم تضمين أقدم التفاصيل الوثائقية لصناعة البارود المعروفة في الأدب الغربي في داس فيويركبوخ كتبت في حوالي عام 1400. اللغة هي اللغة الألمانية الوسطى العليا ونحن مدينون للبروفيسور جيرهارد كرامر للحصول على ترجمة حديثة. تدعي مقدمة الترجمة أن النص "... يشير حصريًا إلى نترات الكالسيوم" وأن "... نترات البوتاسيوم تم إدخالها في صناعة المسحوق في منتصف القرن السادس عشر." ويذكر كذلك أن ... "يمكن اعتبار هذا الاستنتاج المفاجئ الآن راسخًا." تم الإبلاغ عن الترجمة في وقائع اللجنة الدولية لتاريخ التكنولوجيا (ICOTECH) ومحرر الأوراق المجمعة علقوا بأن هذا قد يتطلب مراجعة فهمنا الحالي للبارود المبكر. تكررت الفكرة في المنشورات الحديثة ويبدو أنها تتجذر في الأدبيات مع اقتباسها من المؤلفين كحقيقة ثابتة.

السياق التاريخي

يمثل الافتراض القائل بأن جميع أنواع البارود المبكرة كانت تعتمد على نترات الكالسيوم تحولًا كبيرًا في فهمنا لتاريخ هذا المزيج المهم ، بحيث يُتوقع بشكل معقول أن يتحمل الاختبارات الصارمة قبل أن يتم قبوله عالميًا. على وجه الخصوص ، يجب أن تجتاز أي نظرية اختبار شفرة أوكام ؛ أنه ينبغي أن تكون مدعومة بالأدلة المتاحة وأنه لا يوجد تفسير أبسط متاح.

أولاً ، يجب أن ندرك أن المصطلحين ملح بيتر أو نتر تم تعريفهما بشكل فضفاض في ذلك الوقت وقليلًا من المساعدة. يمكن أن يكون للمواد الكيميائية في القرنين الرابع عشر والخامس عشر أسماء مختلفة في مواقع مختلفة وحتى القرن السابع عشر تقريبًا ، لا يمكن التعرف عليها بشكل موثوق إلا من خلال خصائصها المرتبطة بالمظهر أو الذوق أو الشم أو كيفية تفاعلها مع المواد الأخرى.

تاريخياً ، تم جمع الملح الصخري من رواسب طبيعية في مواقع جغرافية محدودة للغاية أو ، في العادة ، مستخرج من مواد عضوية متعفنة. تم تكديس الروث والبول والمواد النباتية والسماح لها بالتخمر. تم تحويل الأمونيا في الخليط إلى نتريت بواسطة نيتروسوما وتم تحويل هذا إلى نترات بواسطة نيتروباكتر. كل من هذه الكائنات الحية تتطلب بيئة محايدة أو قلوية قليلاً لتعمل ، في حين أن المادة المتحللة حمضية بشكل طبيعي. تمت إضافة الجير ، كما هو الحال في الزراعة ، لتقليل حموضة الكومة إلى مستوى أكثر ملاءمة. لذلك كان هناك كمية كبيرة من الكالسيوم الموجودة في الخليط. ومع ذلك ، فإن كربونات الكالسيوم والكبريتات غير قابلة للذوبان بشكل أساسي في الماء ولا يمكن افتراض أن أيونات الكالسيوم كانت موجودة بشكل متناسب في العصارة اللاحقة. تم تصنيع Saltpetre بهذه الطريقة حتى فترة طويلة بعد الحرب العالمية الأولى وتم توثيقه جيدًا باستخدام المصطلحات الحديثة. السائل غني بالنترات ويحتوي على نسب متغيرة من أيونات الصوديوم والكالسيوم والبوتاسيوم. تقليديا ، يتم تعزيز ملح البوتاسيوم عن طريق إضافة البوتاسيوم الزائد في شكل البوتاس المشتق من رماد الخشب. تم وصف هذه العملية لأول مرة في الأدب الغربي بواسطة Biringuccio في كتابه الألعاب النارية مؤرخة في حوالي 1538. منذ هذا التاريخ اللاحق داس فيويركبوخ (1432) الذي لم يذكر الإجراء ، توصل المترجمون إلى نتيجة مفادها أن التحويل الكيميائي لم يحدث وأن نترات الكالسيوم فقط هي التي تشكلت.

هذا الرأي مفتوح للتحدي على عدد من الجبهات. يقدم النص العربي لحسن الرماح في القرن الثالث عشر وصفاً مفصلاً لتنقية الملح الصخري باستخدام رماد الخشب. يجب أن نتذكر أن التجارة مع الشرق كانت راسخة في ذلك الوقت وأن وجهة النظر الأوروبية البحتة تتجاهل ذلك. تم استيراد Saltpetre من الأراضي العربية وأدرك الكيميائيون الغربيون أن الفن كان أكثر تطورًا هناك ، ومن ثم الكيميائي. داس فيويركبوخ، Folio 78 ، ينص على أن الملح تم استيراده إلى ألمانيا ويحذر على وجه التحديد من صعوبة الحصول على منتج جيد الجودة من (أو عبر) البندقية.

كيمياء الكريستال

حتى في حالة عدم وجود أيونات بوتاسيوم إضافية ، فإن قابلية الذوبان النسبية للأملاح الحالية تملي أن المحصول الأول من البلورات المترسبة من محلول مركز تبريد سيكون نترات البوتاسيوم. تظل أملاح الصوديوم والكالسيوم غير المرغوب فيها في محلول يتم رفضه أو إعادة تدويرها في التطورات اللاحقة للتكنولوجيا. سيكون المحصول منخفضًا مقارنةً بالعملية اللاحقة المعززة بالبوتاسيوم وستكون النقاوة محدودة بتبلور واحد ، ولكن المنتج سيكون مع ذلك إلى حد كبير ملح البوتاسيوم.

من الجدير بالذكر أن التعليمات الخاصة بتنقية الملح الصخري تحدد بشكل عام التبلور الجزئي بدلاً من التبخر للجفاف والذي لن يفصل بين الملوثات. في الهند الاستعمارية ، كان استخراج الملح الصخري واجب نونيا. تم منعه على وجه التحديد من السماح للتبخر بالذهاب إلى حد بلورة كلوريد الصوديوم من قبل سلطات المكوس لأن هذا كان احتكارًا مختلفًا ويخضع لضرائب مختلفة.

أدلة نصية

حقيقة أن النص المنشور لا يذكر إجراءً لا يعد دليلاً على عدم فهمه و / أو استخدامه بشكل شائع. داس فيويركبوخ يسجل مجموعة واسعة من الصيغ ويفترض أنه عمل كمذكرات مساعدة للمدفعي الذين لا يتوقع أن يتذكروا بدقة نسب جميع الخلائط المدرجة. ومع ذلك ، اشتهر الحرفيون في العصور الوسطى بحمايتهم لأسرار تجارتهم. يبدو من المصداقية للغاية أن السر الحاسم الوحيد لنجاح استخدام البارود كان سيُمرر شفهيًا فقط في نهاية تدريب المتدرب. في الواقع ، ليس من غير المألوف اليوم تسجيل براءة اختراع بتفاصيل كافية لحماية العملية دون إعطاء جميع التفاصيل المطلوبة لنجاح التصنيع.

يجدر أيضًا التفكير في الناسخ (غير المعروف) للمخطوطة. من الممكن تمامًا أن يكون السجل قد أُملي على ناسخ لم يفهم (أو لم يتم إخباره) الخطوة الحاسمة في عملية تصنيع الملح الصخري للسبب المذكور أعلاه. مرة أخرى ، المشكلة معروفة جيدًا في مشاريع نقل التكنولوجيا الحالية. ومع ذلك ، يبدو أن بيان الإجراء المحذوف هذا هو الأساس الوحيد للمطالبة باستخدام نترات الكالسيوم. هذا ينتهك المبدأ الأساسي للمنطق القائل بأن - عدم وجود دليل ليس دليلاً على الغياب.

استرطابي أم مائل؟

كان البارود المبكر معروفًا بصعوبة الحفاظ عليه جافًا. يعزى هذا عادة إلى وجود أملاح الصوديوم التي تسترطب أي تمتص الرطوبة الجوية ، على عكس نترات البوتاسيوم التي لا تفعل ذلك. ومع ذلك ، ليس من الدقيق وصف نترات الكالسيوم على أنها مسترطبة (أو حتى شديدة الرطوبة) كما ورد في داس فيويركبوخ وفي أماكن أخرى. يتم وصفه بشكل صحيح بأنه ممتع. أي في وجود رطوبة الغلاف الجوي ، ستستمر في امتصاصها حتى تذوب. تتحول بلورات نترات الكالسيوم المخزنة في العراء في النهاية إلى تجمع من السوائل - وليست مادة واعدة لمتفجرات في ساحة المعركة. يتم تفسير حساسية البارود المبكرة للرطوبة بشكل كافٍ من خلال شوائب أثر ملح الكالسيوم (و / أو المغنيسيوم أو الصوديوم). لا يقترح أن الملح الصخري المبكر كان نترات البوتاسيوم النقية. في الواقع ، تسجل الأدبيات الجهود المستمرة لتحسين نقاء المنتج. علاوة على ذلك ، من غير المحتمل أن تكون ظروف التخزين في ذلك الوقت محكمة الإغلاق ، كما أن مشكلة الرطوبة في المسحوق للاستخدام البحري بديهية. تحتوي أرضية المجلة الكبرى لـ HMS Victory على طبقة من الفحم تحت الأرض لامتصاص الرطوبة من الآسن وكانت المشكلة لا تزال موجودة حتى عام 1855 عندما قدم دونداس تفاصيل عن إجراء تجفيف المسحوق البحري.

إن الإيحاء بأن إدخال التخريش يقلل من امتصاص الماء لا يصمد أمام الفحص. تحتوي نترات الكالسيوم بالفعل على ماء تبلور مرتبط كيميائيًا بالجزيء (انظر أدناه). علاوة على ذلك ، في حالة عدم وجود أي ضغط لكعكة البارود ، فإن العقد كانت مسامية نسبيًا وسيكون التأثير على ديناميكيات امتصاص الرطوبة طفيفًا. تتمثل المزايا البارزة للتخريش في تقليل الخطر الكبير لغبار البارود الناعم ، ومنع فصل المكونات أثناء النقل وتعزيز الاحتراق المنتظم من خلال توفير مرور الجبهة المحترقة عبر الشحنة.

دليل كيميائي

ومع ذلك ، فإن الدليل الأكثر حسمًا موجود في داس فيويركبوخ بحد ذاتها. لم يكن التحليل الكيميائي الحديث متاحًا للحرفيين في تلك الفترة ، لكن هذا لا يعني أنه لم يكن لديهم أدوات فعالة. العديد من العناصر الكيميائية ستضفي لونًا مميزًا للغاية على اللهب. ينتج الصوديوم صفراء مميزة ، والكالسيوم لبنة حمراء وبوتاسيوم أرجواني. تم الإبلاغ عن هذا لأول مرة من قبل الخيميائيين الصينيين في وقت مبكر من القرن الخامس (ربما القرن الثالث) وتم الإبلاغ عنه بشكل شائع في الأدب الغربي اللاحق. داس فيويركبوختنص الورقة 77 بوضوح على أن اللهب الأزرق هو سمة من سمات الملح الصخري الجيد. يتكرر هذا في الملف 78:

إذا كانت القطرات (من النترات المنقاة) تحترق جيدًا ولامعة وتعطي لهبًا أزرق ، فإن الملح الصخري جيد.

وهكذا يتم تحديد الملح الصخري بوضوح وبشكل لا لبس فيه على أنه ملح البوتاسيوم. يتعرف محررو كتاب الألعاب النارية على هذا في حاشية سفلية (ص 11) لكن المؤلف فشل في الاعتراف بقوة هذا الدليل المباشر في التعليق.

وتجدر الإشارة إلى أن لون لهب البوتاسيوم البنفسجي المميز يخفي بسهولة حتى بكميات صغيرة من الصوديوم أو الكالسيوم. لم يتم التعرف على ملح البوتاسيوم فحسب ، بل إنه نقي بشكل واضح أيضًا.

الأدلة التجريبية

الاختبار النهائي لأي فرضية هو التجربة. التشريع الحالي في المملكة المتحدة يجعل إجراء التجارب في هذا المجال أمرًا صعبًا. ومع ذلك ، فإن الدنماركي مجموعة أبحاث البارود في العصور الوسطى قام بتصنيع مسحوق الكالسيوم وذكر أن الخليط "كان من الصعب إشعاله". هناك سبب وجيه لتوقع هذه النتيجة. تتبلور نترات الكالسيوم مع أربعة جزيئات من ماء التبلور. عند تسخينها ، يتم دفعها لإعطاء الملح اللامائي. يجب استيفاء الطاقة اللازمة لهذا التفاعل قبل إتاحة محتوى الأكسجين لمجموعة النترات للاحتراق ؛ ومن هنا كانت الصعوبة المبلغ عنها لإشعال مثل هذا الخليط.

استنتاج

تم فحص النظرية القائلة بأن البارود المبكر كان يعتمد على نترات الكالسيوم. لا يستند إلى أدلة إيجابية ، بل على عدم وجود بيان من وثيقة من العصور الوسطى كان من الممكن أن يكون لها سبب وجيه لحذفها. ومع ذلك ، تحتوي الوثيقة على عبارة (مكررة مرتين) تحدد بوضوح وبشكل قاطع المكون الرئيسي لملح الصوديوم على أنه نترات البوتاسيوم وهذا مدعوم بالخصائص المعروفة لملح الكالسيوم.

على الرغم من أن ترجمة داس فورويركبوخ تظل مساهمة قيمة في أدبيات البارود المبكرة ، يجب التعامل مع الملاحظات والتعليقات المرتبطة بحذر شديد. من الأدلة المتاحة ، فإن النظرية القائلة بأن البارود المبكر كان يعتمد حصريًا على نترات الكالسيوم لا يمكن الدفاع عنها.


شاهد الفيديو: سماد نترات الكالسيوم اقوى مغذى لجميع النباتات قناة تكنومكس م شريف فاروق (كانون الثاني 2022).