Sortkrudt Fremstilling og Kemi.

Præsentationer af emnet: "Sortkrudt Fremstilling og Kemi."— Præsentationens transcript:

1 Sortkrudt Fremstilling og Kemi

2 Sammensætning i masseprocent
Krudttype Salpeter Svovl Trækul Bacons krudt, ca. 1250 41 29,5 Krudt i 1300 tallet 67 16,5 Kanonkrudt DK 1500 i 1500 tallet 68,4 8,4 23,2 Signalkrudt Tyskland 60 15 25 USA 59 10 31 Jagtkrudt i 1800-tallet 78 12 Brunt krudt (1800-tallet) 79 3 18 Sprængkrudt i 1800-tallet 66 12,5 21,5 Frankrig 65 20 Rusland 66,8 16,6 Sortkrudt i 1900-tallet 75 Svovfrit 70,5

3 Krudts forbrænding Som hovedregel består krudt af:
6 vægtdele salpeter, 2 dele kul og 1 del svovl Kaliumthiosulfat og svovlbrinte er alles liebling

4 Krudts forbrænding Som hovedregel består krudt af:
6 vægtdele salpeter, 2 dele kul og 1 del svovl KNO3 (s) + S(s) + C6H2O(s )  CO2 (g) + CO(g) + CH4 (g) + H2S(g) + H2 (g) + N2 (g) + K2CO3 (s) + K2SO4 (s) + K2S (s) + K2S2O3 (s) + C (s) Kaliumthiosulfat og svovlbrinte er alles liebling

5 Krudts forbrænding Som hovedregel består krudt af:
6 vægtdele salpeter, 2 dele kul og 1 del svovl 72 KNO3 (s) + 30 S(s) + 15 C6H2O(s )  60 CO2 (g) + 14 CO(g) + 3 CH4 (g) + 3 H2S(g) + 6 H2 (g) + 36 N2 (g) + 12 K2CO3 (s) + 13 K2SO3(s) + K2S (s) + 3 K2S2O3 (s) + C (s) Kaliumthiosulfat og svovlbrinte er alles liebling

6 Kemien i krudt - Svovl Kendt fra tekster år 2000 f. Kr. Forekomster:
Frit især ved vulkaner Sulfid Svovlkis (FeS2) blyglans (PbS) Kobberkis (CuFeS2) Gips (CaSO4*2H2O)

7 Kemien i krudt - Svovl Blev tidligt udvundet i miler ved smeltning
I dag hentes svovl op fra undergrunden med vand eller som restprodukt ved afsvovling af olie 8 H2S(g) + 4 O2  S8(s) + 8 H2O

8 Kemien i krudt - Trækul Tørt træ har den omtrentlige sammensætning:
40-60% cellulose (glucosepolymer) 20-30% hemicellulose (polymer af pentoser og hexoser) 20-30 % lignin 3-8% andre stoffer (harpiks, proteiner, uorganiske stoffer, mm.)

9 Kemien i krudt - Trækul Trækul fremstilles ved
Tørdestillation, hvilket kunne ske enten i en grube eller en mile (Tegningen er fra ca. 1540) Pyrolyse, træet omdannes til mindre molekyler. Destillationen kunne tage op til tre uger, med op til 150 rummeter træ

10 Kemien i krudt – Trækul 0 – 270 C Der dannes:
Vand, methanol, methansyre, ethansyre, CO og CO2 Disse tidlige reaktioner er endoterme, hvorfor varmetilførsel er nødvendigt.

11 Kemien i krudt – Trækul 280 - 380 C
Der frigøres store mængder trægas (H2, CH4 og H2C=CH2) og destillat (methanol, ethansyre og tjære) Processen er exoterm (- tilførsel af energi) Kulsvieren tildækker milen på dette tidspunkt, og han kan se processen foregår på mængden af røg og damp

12 Kemien i krudt – Trækul 380 - 450 C
Blot en opvarmning til sluttemperaturen, der udvikles ubetydelige mængder flygtige produkter. Her afgøres indholdet af kulstof Derefter opvarmes normalt til 400 – 450, hvor produktdannelsen er begrænset. Trækul er for det mestes vedkommende kondenserede aromatiske ringe, anthracen og naphthalen. Den frigjorte varmemængde udgør 7 – 10 % af træets brændværdi.

13 Kemien i krudt – Salpeter
KNO3, er et hvidt krystallinsk salt, med smeltepunkt 334 °C. Binder ikke vand som Ca- og Na-saltet 10 – 20 % af Verdensproduktionen anvendes til sprængstoffer Vandopløsligt, med stigende opløselighed med stigende temperaturer.

14 Kemien i krudt – Salpeter
Nitrater stammer fra nedbrydning af organisk Materiale, prøv at lugte til en brie, en camembert eller en ble I tørt klima, udvaskes salpeteren ikke (kina, bengalen og chile), men udfælder på jorden, som Na og Ca saltene. Kan omdannes til K-saltet ved at tilsætte kaliumkarbonat, potaske, Et menneske udskiller således ca. 30 g caramid i døgnet.

15 Kemien i krudt – Salpeter
Samlede reaktionsskema for nitrifikation: NH O2  NO H+ + H2O Ovenstående er den samlede rxn. Fra Organiske Nitrogener (urease)  ammoniak  ammoniumioner (pH)  nitritbakterier  nitratbakterier

16 Kemien i krudt – Salpeter
Til inddampning, blev der anvendt ca 2 rummeter træ Af 1 m3 salpeterjord (ca. 2 ton), var det muligt at udvinde 4 kg salpeter Afhængigheden af ”indisk sne” var ikke ønsket, hvorfor man anlagde salpeterhaver fra 1400 tallet Husk I krig gælder alle kneb Man anlagde salpeterhaver, hvor staldgødning, urin fra mennesker og dyr, jord fra huse hvor der havde gået dyr samt slagteaffald blev indsamlet og læsket med kalk samt træaske. Salpeterplantage med salpeterbede, og indkogningen af salpeter (1610),

17 Kemien i krudt – Salpeter
Kalk neutraliserer den dannede syre: Ca(OH)2(s) + 2 HNO3(aq)  Ca(NO)2(aq) + 2 H2O(l) Træasken indholder 15 – 30% kaliumkarbonat (potaske) der fælder calciumionerne: Ca(NO)3(aq) + K2CO3(aq)  CaCO3(s) + 2 KNO3(aq) Organiske Nitrogener  ammoniak  ammoniumioner (pH)  nitritbakterier  nitratbakterier Fremstillingen var ikke baseret på videnskab, men empiri. Hovedparten af salpeter, blev dog stadig importeret, men det blev samtidig fremstillet kunstigt, fra 1600 – tallet I dag fremstilles salpeter fra kalk og salpetersyre eller fra kaliumklorid og salpetersyre

18 Fremstilling 1350 Inkorpere/ stampe Produktet er melkrudt
Det første krudt var kun blandinger, og meget ineffektive. Ved inkorpering, bliver svovl plastisk og kan presses ind i porerne på trækullet, blandingen er inderlig. Melkrudt var kun velegnet til raketter, ikke til våben, idet det skildte, og havde en tendens til at klumpe sig sammen

19 Fremstilling 1450 Korne/ tilsætning af vand + polering,
billedet er fra 1630 Ved tilsætning af væske, helst fuldemandsurin, blev krudtet bedre og mindre brændfarligt under fremstilling. Det sidste billede er fra 1763, en stampemølle.

20 Fremstilling 1500 Kollergang Krudtet blev valset
Kollergang, meget effektiv inkorpering

21 Grundlæggeren af Frederiksværk krudtværk 1756
J.F. Classen Grundlæggeren af Frederiksværk krudtværk 1756 Classen var handelsmand, og ville gerne købe svovl på det internationale marked, men kongen havde monopol på svovlhandel i DK. Frederiksværk krudtværk 1767

22 Det kan gå galt Do you want to know more ? Kedelig krudtmølle 1884
Frederiksværk krudtværk, der har været danmarks vigtigste, har sprunget i luften over 30 gange, fra 1756 – Måske er personalets alkoholforbrug medførende til denne uredelighed. Bygningerne var bygget af tre faste mure, en let og et let tag. Alle krudtværker i Danmark havde en tendens til at eksplodere. Brændevin over proof/ under proof Barfoed 10 år krudtværk og 20 år fyrværkerifabrik Do you want to know more ?