Généralité poudre

La poudre noire, ou poudre à canon, est un explosif ; c’est-à-dire un mélange qui, en un temps extrêmement court, libère son énergie chimique sous forme de chaleur, élevant ainsi à haute pression et à haute température les gaz produits dans la réaction. L’effet d’un explosif n’est pas uniquement dû aux gaz libérés, la chaleur jouant également un rôle important. Il existe d’une façon générale, deux types d’explosions : la détonation, qui se déplace à la vitesse de plusieurs kilomètres par seconde et concerne les explosifs brisants qui n’apparaitront qu’au XVIII^ème siècle (une poudre de ce type produit brusquement 3000 fois son volume antérieur sous forme gazeuse et atteind des températures de l'ordre de 3880°C); et la déflagration dont la vitesse s’exprime en mètres par seconde. Cette dernière concerne le domaine des explosifs balistiques dont fait partie la poudre à canon.

De plus, la poudre noire est le premier explosif découvert par l’homme, ce qui rend son invention particulièrement originale. En effet, si l’on s’intéresse à l’ensemble des données qui caractérisent une réaction chimique, l’une des plus importantes concerne sa vitesse. Lorsque l’on laisse du beurre à l’air libre ou lorsqu’on allume une flaque d’essence, il se produit dans les deux cas une réaction d’oxydoréduction, que le beurre devienne rance ou que la flaque brûle. Cependant, la vitesse de ces deux exemples de réactions diffère. Ainsi lors d’une combustion vive, comme un incendie de forêt, l’intensité du feu n’est généralement pas due à des capacités chimiques mais à des phénomènes physiques liés au départ des produits incombustibles (eau, gaz carbonique…) de la zone de réaction et à l’arrivée de l’oxygène. En effet, lorsque le vent facilite et augmente ces transferts de matière, le feu peut devenir incontrôlable. Au contraire, un début d’incendie peut facilement être étouffé sous une couverture car sans apport d’oxygène, la combustion est condamnée à s’arrêter. C’est là que se situe l’ingéniosité des inventeurs de la poudre noire : ils ont eu l’idée de s’affranchir de l’arrivée d’air en apportant artificiellement l’oxygène directement au sein de la substance combustible, ouvrant ainsi la voie vers les explosifs.

La poudre noire est un mélange de 2 élément très combustibles et d'un corps oxydant; Soit traditionellement d'un mélange de soufre de charbon et de salpêtre:

Le salpêtre: (ou sel de pierre), possède la propriété remarquable d’entretenir et d’activer les combustions, et est un mélange de nitrates contenant principalement du nitrate de potassium (KNO₃) mais aussi de nitrate de calcium, de magnésium et de sodium. Ce sont des matières animales ou végétales qui se décomposent et qui sont mêlées avec une substance terreuse produisant spontanément un "sel" oxydant. Nommé de diverses manières (salpêtre fumigène ou inflammable, salpêtre terreux, salpêtre amer) selon son origine.

Nous possédons differents moins de le différencier des autres sels chimiques de mêmes apparences. On apelle le salpêtre "solvant de pierres" dès le IVe siècle av. J.-C. car on remarque que celui-ci est capable de liquéfier et dissoudre tous les métaux et tous les minerais. Ainsi on chauffait un morceau de quartz blanc, puis déposait sur lui une goutte de salpêtre qui s'y enfonceait immediatement.
Le salpêtre ou Nitrate de potassium brûle avec une flemme violette. C'est par ce moyen que les Chinois le détectaient dès le IIIe siècle ap. J.-C.
Le salpêtre extrait pur doit être lavée dans de l'eau pure avant toute addition d'autres éléments.
Ce produit contient naturellement beaucoup d'oxygène. Contrairement à un combustible ordinaire qui brûle en s'oxydant, c'est à dire en empreintant l'oxygène de l'air, la poudre noire utilise l'oxygène immédiatement disponibledu Salpêtre. C'est le pourcentage plus ou moins grand qui crée la force déflagrante. Il faut atteindre la proportion de 75% pour dépasser le stade de la simple explosion: on en est à la détonation.
(Remarque: On sait que le salpêtre est le résultat d'un développement de bactéries donnant une couche pulvérulente blanchâtre sur les vieux murs humides)

Le charbon: Il provient du bois d'arbres tels que le peuplier, l'aulne ou le tilleul et, par distillation à 3 500°C,
on obtient du charbon noir (servant à la fabrication de la poudre de guerre), tandis que la distillation à 300°C donne du charbon roux (servant quant à elle à la fabrication de poudre de chasse).
C'est une matière qui depuis la préhistoire est très utilisé comme combustible. Sa fabrication remonte naturellement bien plus loin que celle du soufre et du salpêtre.

Le Soufre: c'est un produit minéral, connu sous la forme de cristaux jaunes, et très courant dans les régions volcaniques, mais est cependant plus exploité sous sa forme sédimentaire
On sait qu'au XIe siècle la méthode employée pour obtenir du soufre pur constituait à faire cuire de la pyrite de fer ("l'or des fous"). On récoltait le soufre sous forme de vapeur; le sulfure de transformant en oxyde, il se solidifiait et cristallisait.

C'est lui qui abaisse la température d'inflammation à 250°C et qui, une fois la combustion lancée, élève la température jusqu'au point de fusion du salpêtre (335°C). Il aide aussi à accélérer la combustion, mais l'élement explosif du mélange reste le salpêtre, qui brûle vivement même s'il est seul.