苦味酸作为炸药的潜力长期没有被发现,很大程度上同19世纪前中期化学家们的注意力长期被两种含能物资所吸引有关,而这两者当中首推硝化甘油。lqH9s
同诞生在1771年、诞生时连具体成分都没有搞清楚的苦味酸不同,硝化甘油诞生于1847年,是通过对甘油的再处理而获得的,最先合成它的是意大利化学家阿斯卡尼奥·索布雷洛,他就读于都灵大学的医学院,只可惜博士论文答辩未能通过,但是这位化学家有着不错的家势,他的亲戚中有不少是政商军界大佬,动用一些关系还是设法叫他混出了一个博士身份。后来,阿斯卡尼奥·索布雷洛来到了法国,成为当时著名化学家泰奥菲尔-儒勒·佩卢兹实验室中的一名研究员。lqH9s
泰奥菲尔-儒勒·佩卢兹彼时正是法兰西学院化学系主任,但是他不仅仅是一个老师,他同时还是法兰西货币委员会主席,在经济、政治和学术领域都有极大的能量,正因为如此,他的实验室当中网罗了一大批来自各国的优秀化学人才。lqH9s
如此人物当然不会对阿斯卡尼奥·索布雷洛当年博士论文未能通过的窘事儿一无所知,但是他看中阿斯卡尼奥·索布雷洛的才华,同样也看中他的家势背景,所以他还是毫不犹豫的将阿斯卡尼奥·索布雷洛收入麾下。lqH9s
在当时的各个领域当中,学徒制依旧是主流,加入一位学者的研究机构,本质上相当于是拜了一位师傅,所以阿斯卡尼奥·索布雷洛不仅仅是泰奥菲尔-儒勒·佩卢兹的雇员,更是他的学生,正是在泰奥菲尔-儒勒·佩卢兹的指导下,他才完成了硝化甘油的实验室合成的,而合成硝化甘油的目的从一开始就是为了获得高含能的爆炸物,这一点又同起先并不能确定能做什么、充当了一个世纪的黄颜色染料之后才转行当炸药的苦味酸大相径庭。lqH9s
只是因为这种物质过分不稳定,不仅稍有风吹草动就会爆炸,阿斯卡尼奥·索布雷洛对于这种新式爆炸物相当警惕,后人通过研究他的书信和笔记推测,此公可能早在1846年就已经成功的在实验室条件下合成了硝化甘油,只是因为他发现这种物质太过敏感易爆,一直试图改进,可惜未能如意,同时也因为对安全性的顾虑,这才使得他在一年多的时间里对此守口如瓶。lqH9s
不管怎么说,到1847年的时候,阿斯卡尼奥·索布雷洛还是发表了他关于硝化甘油的论文,这使得这种爆炸物为世人所知。不过出于化学家的责任感,他告诫人们这种爆炸物相当危险,并不建议人们将其用作爆破用途——lqH9s
——这也同某次惊心动魄的意外有关,某次他公开展示这种新合成物的爆炸性的时候一个躲闪不及,被爆炸产生的碎片和火焰伤到了脸部,并且留下了一道疤痕,这显然会给他留下一定的心理阴影。lqH9s
一个颇意外的用途是药用。根据当时化学家们的惯例,阿斯卡尼奥·索布雷洛也会品尝自己的合成物,他只是稍稍品尝了极为微量的硝化甘油,知道它大致上是带有甜辣的味道之后,就被随之而来的头部胀痛折磨得死去活来。lqH9s
阿斯卡尼奥·索布雷洛敏锐的注意到了这一点,纵然医学博士论文未能通过答辩,可是他的医学教育背景告诉他,这样的症状表明硝化甘油能够对人起作用,这也就意味着它有作为药物使用的潜力,只是这样的潜力需要更长的时间进行研究开发,现在我们已经知道微量的硝化甘油作为一种有效的血管扩张药物,可以改善血液循环,用于治疗心绞痛,当时阿斯卡尼奥·索布雷洛是因为摄入量过多,导致头部血管过度扩张而造成胀痛的。lqH9s
但是最受人瞩目的,还是硝化甘油作为炸药的潜力。就在1847年当年,人们便已经知道硝化甘油的爆炸威力相当于黑火药的16倍——这是一种极为令人印象深刻的猛炸药,很难不叫人将它同爆破用途联系起来。lqH9s
问题是它实在太过容易爆炸了,所有试图将它用于实用的化学家们都必须首先解决这个缺陷,这其中就有阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔。lqH9s1
阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔是瑞典人,乃父是一名工程师兼商人,在诺贝尔九岁的时候因为生意的缘故而居家迁往俄国的圣彼得堡,沙皇俄国看中老诺贝尔的军事工程才能,所以向他订购了为数不少的军火,正是凭着这样的订单,老诺贝尔获得了大量财富,使他得以为自己的孩子们提供最好的教育,他聘请了尼古拉·捷宁作为孩子们的家庭教师。lqH9s
这位尼古拉·捷宁并不是泛泛之辈,他是阿斯卡尼奥·索布雷洛在泰奥菲尔-儒勒·佩卢兹实验室里的同事兼同学,本人也是一位了不起的化学家,因为这样的经历,他了解硝化甘油的事情,某次在辅导功课之余,他将这些事情当做谈资同阿尔弗雷德·贝恩哈德·诺贝尔讲了,却没有想到这一次他只当是茶余饭后闲谈的对话居然在小诺贝尔的心中生了根发了芽。lqH9s
一晃十余年之后,到了1859年的时候,老诺贝尔因为在俄国的生意失败,举家迁回瑞典的斯德哥尔摩,而作为家中男丁的小诺贝尔决定重振家门,他回想起当年自己的老师尼格拉·捷宁提起的硝化甘油,认定这种威力达到黑火药16倍的玩意儿将会是一门大生意。lqH9s
于是他步尼格拉·捷宁的后尘,也来到法国投到泰奥菲尔-儒勒·佩卢兹门下,并且同阿斯卡尼奥·索布雷洛建立了联系,后来到1863年的时候,因为各个方面的原因,他决定回国创业。lqH9s
此时诺贝尔的思路是在硝化甘油中加入稳定剂,而众所周知硝化甘油是一种淡黄粘稠的液体,所以这种稳定剂要么需要能够溶于硝化甘油,要么就需要能够保证稳定悬浮,可想而知这条路注定非常难走,一连数月毫无进展不说,还在1864年的一场爆炸意外中失去了实验室和大部分设备,他的亲兄弟也在爆炸中丧生,更致命的是,因为爆炸造成恶劣影响,瑞典政府开始介入,他们禁止诺贝尔继续在陆地上继续试验,迫不得已之下,他不得不把自己的实验室搬到了斯德哥尔摩市外马拉湖的一条驳船上。lqH9s
经过这次的失败,诺贝尔也改变了策略,他不再寄希望于在硝化甘油中增加稳定剂,而是改为使用其他带有吸附属性的物质将硝化甘油吸附起来,希望以此来提高安全性。lqH9s
诺贝尔明白,这种吸附物必须有着较高的吸附力,足够稳定的同时又足够廉价,终于他发现在德意志北部地区出产的硅藻土便是最合适的选择,一份的硅藻土便可以吸附三份的硝化甘油,如此一来便可以制得更加稳定的硝化甘油炸药,不会一碰就爆炸,其爆炸威力依旧可以相当于黑火药的12倍以上。lqH9s
这样的发明被诺贝尔奉为至宝,他立刻将这种新式炸药投入生产,因为瑞典政府和民众对于不到一年前的爆炸记忆犹新,所以他的工厂不得不设在德意志地区的汉堡,那里接近于硅藻土的产地,也算是有地利之便。lqH9s
只是因为这种炸药的含能物质是硝化甘油,所以其生产依旧相当危险,诺贝尔和他的工程师们根据以往的经验和最新工程技术,在力所能及的范围内尽可能的将工厂进行科学设计。为了安全起见,工厂被高高的土墙分隔成多个独立的车间,这些土墙的截面是三角形或者是梯形的,使用夯土建造,而工厂的车间厂房通常都是平房,避免高层建筑出现。这样,如果一个车间发生意外爆炸,这些土墙就会保护其他生产和储存设施免受冲击波和碎片的影响,尽管不可能保护爆炸车间内的工人,但能够避免损失进一步扩大。lqH9s
整个工厂中最核心也是最危险的部分,自然就是硝化甘油的生产了,这种生产是在高大的反应罐中进行的,生产过程中会释放出大量的热,如果放任不理,那么这些热量就会引爆反应罐中产生的硝化甘油,后果不堪设想。为了将这些热量带走,需要设置水冷冷却机构,这种冷却机构直通反应罐之内,那是一个个接通着流水的水管,操纵者一方面要注意冷却水是否发生泄漏,另一方面也要注意是否因为冷却水量是否不足,所以操纵者面前有水压表、温度表和操纵水管流量的阀门。如果温度升到危险值以上,操作员需要立刻将冷却水阀门开大,从而增加水流量,如果慢一点,反应罐就会爆炸。如果温度下降,操作员需要暂时关小冷却水阀门,因为如果温度过低,甘油硝化过程会减慢。操作员必须紧盯着温度计,立刻对读数的变化做出反应。lqH9s
这是关乎多少人性命的岗位,所以必须由精神集中而胆大心细的工人来操纵,由不得半点马虎,而整个反应过程长达近一个小时,正所谓“老虎也有打盹的时候”,就算是意志力再坚强的人也不可能做到盯着这些表盘一丝不苟的坚持一个小时的程度,所以他有一张独特的单脚凳,坐在上面的人必须时时刻刻的保持平衡,否则就会跌倒,这样的法子固然原始,但是却能够有效的避免操作工走神或是打盹。lqH9s
硝化甘油的生产完成之后,需要同硅藻土进行混合,以便硅藻土吸附。这样的混合是以小份小份的方式进行的,这是希望避免吸附不充分。待到吸附完毕之后,硝化甘油炸药便制成了,此时它大致上还是糊状的,需要使用压制机经过一道压制干燥工艺,再使用蜡纸将其封装妥善才能成为成品。lqH9s
这项些工艺主要是由女性工人来完成的,因为无论是混合还是压制,亦或是包装都不需要太大的力气,却需要动作尽可能轻柔,手法尽可能细腻,而这正是女性的强项;同时根据当时的工资状况而言,女工的雇佣薪资要比男性工人更低,能够有助于降低成本。lqH9s
为了进一步减少意外的发生,在这些工厂车间的地面上都铺设有厚厚的干沙土,这样一来就算是有炸药意外的落地,也不至于因为落地冲击而被引爆,大大提高了安全性。lqH9s
然而不管怎么说,在这样的工厂中工作也是非常危险的事情。以美国加利福尼亚州的一个硝化甘油炸药生产厂为例,从1870年开始的半个世纪中,它发生过大大小小29次爆炸,平均每两年就有一次,每一次都有人员伤亡,而其中最严重的一次同时造成了24人丧生,这相当于每年都有5-6人因为爆炸而死伤,考虑到这家工厂的雇员仅有200余人,这是相当恐怖的伤亡率了。lqH9s
而生产成品的硝化甘油炸药也远没有那般稳定,用于矿山爆破当然毫无问题,用于工兵爆破自然也可,但是因为成形困难且耐冲击性不好,这种炸药并不能够用作炮弹的装药——lqH9s
火棉实际上就是硝化棉,作为一种纤维,火棉有着燃速极快的属性,和这个时代许多化合物一样,火棉的发明本质上是一个意外。lqH9s
德国化学家舒宾经常在家进行化学实验,所以家中往往被各式各样的化学药品占据,为此他的妻子终于忍无可忍,勒令他禁止在家实验。然而男人至死是少年,你越是禁止他做的事情他越有做的兴趣,终于在1845年的一天,趁着妻子外出买菜,舒宾偷偷摸摸的进行起了试验,然而不知是过于紧张还是过于激动,他一下子打翻了浓硫酸和浓硝酸,情急之下只能用妻子的围裙擦拭,为了加快干燥,他将妻子的棉布围裙放在火炉旁,却不料转眼间一团火起,围裙消失的无影无踪,于是,火棉就这样诞生了。lqH9s2
火棉是一种能量远超黑火药的含能物,在干燥状态下,纯火棉的能量可以到了黑火药的三倍半,也就是说如果使用得体,干火棉甚至能够发挥出比苦味酸和梯恩梯更大的威力来。lqH9s
然而火棉是一种非常活泼的物质,在常温下也非常容易自燃,所以一时间人们也不知道究竟该如何驾驭这种活泼的新玩意儿,它最初的大规模应用竟然是在照相领域,著名的“火棉胶显影法”就用到了火棉,这推动了照相事业的进步。lqH9s
很快人们发现将火棉打湿有助于降低它的活性,所以在许多炮弹、水雷上进行了这方面的尝试。只是以湿火棉作为装药也存在问题,那就是它不耐储藏,一方面弹体内的湿火棉会逐渐失水,愈发变得不稳定,另一方面弹体内的潮气会腐蚀弹药外壳和引信,造成弹药失效,所以在封装状态下,使用湿火棉作为装药的弹药有效期通常只有几个月到一年出头,实在不是理想的装药物,全是拜其威力所赐,在1850-1890年代,湿火棉作为装药一度流行过,而作为水雷装药,直到第一次世界大战时代,火棉还有应用——lqH9s
——英国超无畏舰“大胆”号就是在撞上一颗装药为180磅,折合不到90千克火棉的水雷后而沉没的。lqH9s1
而如果说能够通过将火棉打湿的方法将其用作装药,那么发射药就彻底无法可想了,因为药包式分装弹中的火棉无法保证湿度,定装弹中的湿火棉会在很短的时间内令底伙失效,最终要等到1884年法国化学家维埃里将火棉制成稳定的无烟火药,事情才有转机,而彼时人们已经决定用爆速更高,更适合作为装药的苦味酸去填充炮弹,无烟火药便仅仅作为单纯的发射药而存在了。lqH9s