Schwarzpulver

Autor: Hans Lohninger

In der Rubrik Chemie im Alltag werden Chemikalien des täglichen Gebrauchs und deren Wirkung allgemein verständich beschrieben.

Schwarzpulver war den Chinesen bereits im 4. Jahrhundert n. Chr. bekannt, und wurde als Schießpulver bereits im 11. Jh. in einem Buch erwähnt. Inzwischen wird Schwarzpulver nur mehr in Feuerwerkskörpern verwendet, da andere Sprengmittel billiger und besser geeignet für den jeweiligen Zweck sind.

Schwarzpulver ist eine blauschwarze Mischung aus 75 Gew.-% Kaliumnitrat (Kalisalpeter), 15 Gew.-% Holzkohle und 10 Gew.-% Schwefel. Es entzündet sich bei 270°C und explodiert, wobei Temperaturen bis zu 2500°C auftreten. Die ablaufende Reaktion ist mit der Entwicklung von großen Gasmengen (hauptsächlich Stickstoff, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid) verbunden, so dass insgesamt eine Volumenzunahme um das ca. 3000-fache auftritt. Neben den Gasen entstehen aber auch feste Produkte (hauptsächlich Kaliumcarbonat, Kaliumsulfat und Kaliumsulfid), die sich als Rauch bemerkbar machen.

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Schwarzpulver gehört zu den deflagranten Sprengstoffen, bei denen die Reaktionsgeschwindigkeit unterhalb der Schallgeschwindigkeit bleibt. Die Reaktionsgeschwindigkeit und das Abbrandverhalten lassen sich durch Variation der Zusammensetzung steuern. Außerdem bestimmt die Art und Qualität der eingesetzten Holzkohle das Explosionsverhalten von Schwarzpulver. Holzkohle aus Buche eignet sich weniger gut, da sie zu wenig porös ist. Am besten geeignet ist Faulbaumkohle, es wird aber auch Kohle aus Linden-, Haselnuss- und Erlenholz eingesetzt.

Die Herstellung von Schwarzpulver erfolgt in Schwarzpulvermühlen in mehreren Schritten: zuerst wird jeder Bestandteil für sich fein vermahlen. Zum Mischen werden dann die Bestandteile angefeuchtet und in einem "Kollergang" (Rollenmühle) innig vermengt. Das feuchte und durch die Reibung warme Gemisch wird dann zwischen Ledern oder Aluminiumplatten im Stapel zu Platten gepresst und anschließend getrocknet (Restfeuchte rund 1.5 Gew.-%). Die Platten werden nach dem Trocknen gebrochen und die Körner nach ihrer Größe gesiebt.

Die Körnung von Schwarzpulver erhöht die Abbrandgeschwindigkeit und damit die Brisanz, da durch die Zwischenräume Feuerleitwege entstehen, die einen schnelleren Abbrand ermöglichen (Abbrandgeschwindigkeit in geschlossenen Behältern bis zu 500 m/s). Verwendet man fest gepacktes Pulver, so brennt dieses mit ca. 1 cm/s ab (Einsatz als Raketentreibsätze für Feuerwerkskörper).