论化学与战争的变革 ——李超(高一九班).doc

论化学与战争的变革论化学与战争的变革作者：李超(含山中学高一 9 班）关键词：金属冶炼、毒药、推进剂、化学武器、化学材料引言： 自从人类社会形成以来，由于部落间资源、信仰等方面的差别，流血冲突就源 源不断当这种冲突发展到一定级别的时候，军事战争就出现了 最初的战争，使用的是简单的武器，诸如石块、木棒等可以说早期的武器只 是简单的工具后来随着社会的进化，生产力的发展，战争变得规模更大也更 残酷此时从事战争的军人和武器作坊也产生了 随着近代化学的发展与变革，化学与战争的联系变得更加紧密，随之而来更多 的战争利器也就出现了 1、冷兵器时代的化学 1 金属冶炼冷兵器主要是利用人本身的力量，采用砍、刺、砸等方法，造成人员的物理 性损伤，但无论是木质还是石质等，这些物质都不够坚固，或者质量太大，而 且具有不可塑造性，所以不太适合作为武器使用随着人类生产活动的发展， 人们发现了一种可以随意改变形态的物质——金属最早使用的金属是铜铜是自然界游离存在的金属，人们找到了天然的铜块， 将其敲打成所需的形状，制成各种工具和武器但铜的质地较软，所以不适合 制造刀、剑等锐器，并且单质铜不易获得。

很快人们掌握了铜和锡、铅的冶炼技术这种技术在今天看来很简单，利用 木柴，煤炭等燃料与矿物共同煅烧高温下燃料碳化，金属矿物变成金属氧化 物碳在高温下与氧气产生二氧化碳，二氧化碳与碳再生成一氧化碳，气态一 氧化碳与金属氧化物反应生成金属的液态单质并沉积于容器底部由于天然矿物质并不纯，所以产生的金属也混合有其他元素后来人们发现 不同金属按照一定比例混合起来熔铸，可以形成性质截然不同的金属合金比 如铜、锡、铅的合金——青铜，就比铜更硬可以制作刀、剑等锋利的兵器铁在自然界中没有游离态，并且炼铁比炼其他金属要求的温度更高，因此相 当长一段时间内没有成为常用的金属 但炼铁术的发展是人类文明史的一个里程碑铁矿比铜矿更常见，铁质的工具 价格更低，硬度更高使用铁器使人类生产生活更加方便而且铁与硅、碳、 锡的合金比青铜更加坚硬，更加便宜，从而使得人类使用兵器发动更大规模的 战争成为了现实如战国时期，群雄逐鹿，不同规模的战争络绎不绝这时期 社会动荡，但金属冶炼技术却登上了一个新的台阶1972 年出土的越王勾践埋 剑于地下千年，出土时仍然光亮如新，还能吹毛断发，就是足以体现了当时的 冶炼技术 2 矛与盾的对抗古今中外，刺客的故事如雷贯耳。

暗杀使敌方在毫无准备的情况下失去了最 高统帅，往往可以让战争发生难以预料的转折最有效最有隐蔽的暗杀武器，莫过于毒药了，历史上，死于毒药的名人数不胜数砒霜，现代化学名称三氧化砷，最早由炼丹者发现在加热含砷矿物时会升 华出一种剧毒的白霜物质即砒霜三氧化二砷易溶于水，产生亚砷酸，亚砷酸 基本没有什么味道，将其混入酒、饭菜、汤中是不会被发现的毒药也是可与冷兵器配合，如«三国演义»中蜀军进攻樊城时，在攻城中，关 羽被曹仁射出的毒箭所伤，后经名医华佗刮骨治疗才得以治愈因为箭头上涂 了一种毒药——乌头，毒药可借创伤使人吸收，这在多场战争中都有应用 2、热武器时代的化学 热武器是指利用爆炸反应在短时间产生的大量高温气体产生的冲击波推动， 抛射物体攻击目标，或者直接爆破目标的一类武器这类武器的主要部分是化 学炸药 ，和冷兵器相比起来，重量轻，杀伤效果好，是近现代战争中的主要武 器 1 热武器的先驱——黑火药 晋代以后，炼丹术在中国盛行时，道人们守在丹炉之前，用朱砂，硫磺， 硝石等共同高温灼烧，试图炼出长生不老的灵丹妙药，但是意外的爆炸却发现 了火药后来人们在前人的基础上进行改进加入了木炭，就是黑火药黑火药 是燃烧式的爆炸，其燃烧速度远远大于任何一种燃料，所以初期只是作为一种 火攻的燃料，后来人们发现如果在一个一端开口密闭的容器中燃烧火药，会引 起容器沿喷射的反方向飞出去，这就是火箭 火箭在战争中最初只用作增加羽箭的射程，后来火箭也用作毁伤敌方船只 物资的武器。

黑火药最正式的应用在军事上是在唐代，黑火药被用作发射突火枪，但这 仅仅是作为一种近防武器随着成吉思汗的铁骑西征，黑火药在元代传入了阿 拉伯和波斯，并逐渐传到了欧洲在欧洲历次的战争中黑火药都发挥了重要作 用后来欧洲人利用黑火药制造了现代枪械和火炮 但是黑火药也有着缺陷：黑火药属于燃烧式爆炸，燃爆速度比较慢，难以 达到很大威力，且燃烧有大量烟雾和固体细颗粒物，因此无法适应战争的需要2 现代炸药 现代炸药包括由单纯一种物质组成的单质炸药和氧化剂、还原剂混合成的 混合炸药组成它们共同的特点是内含的物质都可在高温下供氧分子中的其它 元素 如 H C 等与氧发生氧化反应，生成 H2O,CO 等释放大量能量在瞬间完 成上述氧化还原反应，释放能量将是巨大的 炸药在军事和生产建设中都有广泛的应用随着化学技术的进步，使炸药 制造及运用脱离了作坊时代，进入大工业和自动化时代同时现代化的化学研 发技术也扩充着炸药家族，更是推动着战争中武器的变革 第一次变革：起爆剂雷汞18 世纪末科学家用酒精处理硝酸汞得到一种白 色固体——雷汞这种固体常温下比较安定，加热会缓慢氧化分解但是如果 受到撞击，针刺或在高温下就会发生猛烈的爆炸。

枪械专家利用雷汞这一性质制造出了现代化的弹药——一体式子弹和一体式的炮弹雷汞还被用于制造炮弹的引信雷汞奠定了现代化的枪械武器制造体系 第二次变革：硝化甘油和硅藻土的结合硝化甘油是一种特别敏感的炸药，只要轻微的震荡即可引爆19 世纪中叶，瑞典化学家诺贝尔用硅藻土制服了硝 化甘油用白色硅藻土吸收这种爆炸油，成为一种黄色固体炸药这种炸药安 全，威力远强于黑火药，价格也远低于黑火药，成为枪械炮弹使用的理想炸药硝化甘油在军事上用以制造混合发射药，这大大增加了武器的射程 第三次变革：炸药之王梯恩梯（TNT)1863 年化学家威尔布兰德用甲苯、 硫酸、硝酸反应首先制得了这种黄色固体，并命名为 TNT这种物质很奇特， 用锤子砸毫无反应，用火烧只是冒着黑烟但如果用雷汞引爆，它就会显示出 巨大的威力它制造简单，储存安全，威力是黑火药的几十倍用这种 TNT 制 造的炸弹只要拆除引信，炮弹就无任何危险，哪怕火烧 至今 TNT 的地位仍然无可动摇，仍然是产量最大的炸药，就连核武器也以 TNT 当量来计算 这三次变革奠定了战争中基本武器，所使用的发射和爆炸方式，至今这都 影响着战争 进入二十世纪以来炸药家族不断扩充壮大，也涌现了许多佼佼者，如：液 体炸药，高爆混合炸药，燃气炸药，这些炸药被广泛使用与地雷，鱼雷，航弹， 破甲弹，掩体爆破……现代化的化学研发体系使得新的炸药不断出现，各式各样的热武 器也得以出现。

3 火箭推进剂 现代火箭主要是一种爆炸杀伤武器，可控制飞行轨迹的火箭称为导弹火 箭与炮弹是不同的，火箭初始速度为零，动力来源是自身燃料的燃烧喷射对 于火箭推进剂的要求是必须自身携带氧化剂和还原剂，产生大量高温气体，点 燃容易，燃烧稳定，物理和化学稳定性好，能长时间储存现代化学为火箭提 供了良好的助推剂 （1）固体火箭推进剂： 最早的固体火箭推进剂是黑火药现代的固体火箭其主要成分是高氯酸铵， 铝粉，沥青的混合物，固体火箭制造工艺简单，价格低廉，体积小，重量 轻，使用容易但缺点是发动机不能重复使用，且难以控制燃烧速度，所 以战争中一般用于火箭弹，战术导弹，和多级火箭的末级 （2）液体火箭推进剂：液体火箭推进剂分为氧化剂和还原剂，都是液体，分开储存点火时分别注入燃烧室内混合燃爆，所以控制容易，而且发动机可以重复多次使用， 所以成本相对要低廉例如二战时德国大量制造和使用的 V—2 导弹就是一种 液体火箭，燃料为液氧和乙醇 现代液体火箭，其氧化剂一般为液氧，四氧化二氮，双氧水，还原剂一般 为煤油，液氢，偏二甲肼等液体火箭主要用于战略导弹和卫星发射 现代火箭自问世以来就一直是人们的焦点现代火箭推进剂的开发，加速 人类开辟超视距战争和现代战争，也帮助人类进入太空时代。

三，新时代的化学武器化学武器是利用化学毒剂的毒害作用杀伤，疲惫敌有生力量，困扰， 迟滞其军事行动的各种武器的总称但由于化学武器其强大的杀伤力和威慑作 用，使人们每当谈到时就不寒而栗化学武器最早在第一次世界大战中大量使用，曾导致交战各国 260 余万 名人员伤亡第二次世界大战期间，化学武器在欧洲战场和亚洲战场均有使用，这一 时期武器贮备达到了很高水平各大国除加速生产和贮备毒剂导弹外也加快新 毒剂的研制如：亚洲战场，日本对我国多次使用的神经性毒剂 此外第二次世界大战后，多场局部战争中都有它的身影如：朝鲜战争，越南 战争，苏联入侵阿富汗，美国入侵阿富汗等毒剂是化学武器的基本组成部分，通常按毒害作用可分为 5 类：1、神经性毒剂：这是现今毒性最强的一类化学战剂因人员中毒后迅速出现一系列神经 系统症状而得名神经性毒剂为化学有机磷酯类衍生物主要为人工合成的塔 崩（二甲胺基氰膦酸乙酯） ，沙林（甲氟膦酸异丙酯） 神经性毒剂通过皮肤就可以吸收，并迅速与胆碱酶结合使其丧失活性， 可引起神经系统功能紊乱，呼吸困难，肌肉震颤等，重者可迅速致死2 糜烂性毒剂：又称起疱剂，能引起皮肤，眼，呼吸道的局部损伤，吸收后出现了不同 程度的全身反应，代表物有人工合成的芥子气（二氯乙酸醚） ，氮芥（三氯三乙 胺） ，路易斯剂（氯乙烯氯胂） 。

这类毒剂渗透力强，杀伤力大，抗日战争期间，侵华日军曾先后在我 国 13 个省区使用过这类化学毒剂，其中大部分为芥子气，造成我国大量军民伤 亡3 窒息性毒剂：主要损伤呼吸系统，引起急性中毒性肺水肿导致缺氧或窒息代表化合 物有氯气，光气（Cocl2）等，其中氯气在一战中大量使用4、全身中毒性毒剂：主要引起全身性的中毒反应，代表物氢氰酸（HCN）,氢氰酸在二战期 间被德国法西斯使用，这类毒剂在集中营残害了 250 万战俘和平民5、刺激性毒剂对眼和上呼吸道有强烈的刺激性作用，引起眼痛，流泪， 胸闷，咳嗽等症状，主要有氯乙酮，亚当氏剂 这类毒剂通常无致命性，因此在战争中特种部队，前线战斗人员大量使 用 二战之后，随着近现代化学的发展，以使毒剂的毒性比第二次世界大战 时的毒性高几十倍1993 年，国际社会已经缔结了《禁止化学武器性公约》全 面禁止化学武器的使用和制造四、化学结构材料化学材料在近现代大量用于战争和军事领域，主要有新型结构材料和功 能材料大量运用于高速飞机，导弹和航天器建造，微电子器件使用的半导体， 能吸收雷达波的红外线或声波的隐身材料等结语： 展望未来，随着化学技术的发展与突破，以及人民对化学反应本质的深 入认识，人们会合成更多的新物质，开发新的军用化学产品。

另外加强化学生 产工艺技术的研究，促进材料技术，微电子技术，光电子技术，生物技术的进 步可使武器系统的战术性能不断提高未来之中国，化学强，则国强；化学强，则民富我们青少年应努力学习化学知识为未来中国之富强，中华之复兴提供化学保障。