Dūmu pulveris jeb melnais pulveris; arī dūmpulveris[1], ir vēsturiski pati pirmā izgudrotā sprāgstviela.[2] Šis šaujampulvera veids parasti sastāv no trim galvenajiem komponentiem: kālija nitrāta jeb salpetra, kokogles un sēra. Tas mēdz būt melnā vai tumšpelēkā krāsā ogles dēļ, no tā cēlies otrs dūmu pulvera nosaukums. Savukārt par dūmu pulveri šī sprāgstviela tiek dēvēta lielā dūmu daudzuma dēļ, kas izdalās, tam sadegot; tas ir liels trūkums dūmu pulvera izmantošanā militārām vajadzībām, jo demaskē šāvēju (toties ir izmantojams dūmu aizsega radīšanai).
Vēsture
Dūmu pulveris izgudrots, visticamāk, Ķīnā jau 9. gadsimtā vai pat agrāk. Tas varētu būt noticis nejauši[2], sajaucot Ķīnā atrodamo dabisko salpetri ar degtspējīgiem materiāliem. Atšķirībā no vēlāk, jau daudz tuvāk mūsdienām, izgudrotajām sprāgstvielām, melnā pulvera iegūšanai nebija vajadzīgas speciālas ķīmijas zināšanas un attīstītas tehnoloģijas. Sākumā šo pulveri lietoja izklaides nolūkiem (uguņošanai), tikai krietni vēlāk parādījās kara vajadzībām piemēroti pielietojumi.
19. gadsimta beigās dūmu pulveri no militārās jomas gandrīz pilnībā izkonkurēja bezdūmu pulveris. Tomēr melno pulveri pirotehnikā lieto arī mūsdienās; to lieto arī medību patronu pielādēšanai. Militāriem mērķiem izmanto izsviedējlādiņu un degauklas izgatavošanā.[1]
Sastāvs un degšana
Vēsturiski tikuši izmantoti dažādi dūmu pulvera sastāvi ar lielāku vai mazāku sēra saturu, kā arī vispār bez sēra. Mūsdienās izmantojamais dūmu pulveris sastāv no 75% KNO3, 15% ogles un 10% sēra (pēc masas).[1] Salpetris pulverī kalpo kā skābekļa avots ogles sadedzināšanai, bet sērs cementē (satur kopā) maisījumu un pazemina tā uzliesmošanas temperatūru. Agrāk mēdza visus melnā pulvera komponentus smalki saberzt un mehāniski sajaukt kopā, taču šāds pulveris bija bīstams lietošanā, turklāt ļoti higroskopisks. 16. gadsimta sākumā sāka gatavot granulēto melno pulveri, vispirms pagatavojot viendabīgu pastu no saberztām pulvera sastāvdaļām un ūdens. Pastu rūpīgi izžāvēja un samala, veidojot sīkus pulvera graudiņus. Tāds pulveris bija ne tikai mazāk higroskopisks, bet arī jaudīgāks, turklāt ar to bija vieglāk pielādēt ieročus. Mūsdienās pulvera masu pirms malšanas presē augstā spiedienā, turklāt iegūtos graudiņus pēc tam pulē, iegūstot cietas, spīdīgas pulvera granulas. Labs melnais pulveris nedrīkst smērēt rokas vai papīru.
Melnā pulvera degšanā notiekošie procesi ir visai sarežģīti, vienkāršotā veidā tos mēdz aprakstīt ar šādu vienādojumu[3]:
Brīvi aizdedzinot nelielu daudzumu melnā pulvera, tas strauji sadeg ar spilgtu liesmu. Aizdedzinot lielu daudzumu, vai darot to noslēgtā telpā, notiek sprādziens. Tikai 40% no pulvera masas sadegot dod gāzes, kas izplešoties var veikt derīgo darbu. Pārējie 60% ir cietas daļiņas, kas veido dūmu pulvera eksplozijai raksturīgo biezo zilganbalto dūmu mākoni.
Lai veiktu demonstrācijas eksperimentu laboratorijas apstākļos, iesver 8 g kālija nitrāta, 1 g ogles un 1 g sēra. Jāņem koka ogle, ar medicīnisko aktīvo ogli eksperiments izdodas slikti. Sastāvdaļas katru atsevišķi saberž tīrā piestā, pēc tam uz filtrpapīra neberžot sajauc. Uzber uz keramikas plāksnes un aizdedzina ar degošu skaliņu. Lai pierādītu, ka melnais pulveris var degt bez gaisa skābekļa, to ieber vārglāzē, ko piepilda ar CO2. Pieskaroties pulverim ar karstu stikla nūjiņu, tas sadeg tāpat, kā atrodoties gaisā.[4]
