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Pólvora



La pólvora es una mezcla deflagrante utilizada principalmente como propulsor de proyectiles en las armas de fuego y, con fines acústicos y visuales en los juegos pirotécnicos. La palabra pólvora se refiere concretamente a la denominada pólvora negra. Está compuesta de determinadas proporciones de carbón, azufre y nitrato de potasio, pero con la aparición de los propelentes nitrocelulósicos modernos, dicha denominación se extendió a estos, a pesar de ser productos químicamente distintos.

La pólvora más popular tiene 75% de nitrato de potasio, 15% de carbono y 10% de azufre (porcentajes en masa). Actualmente se utiliza en pirotecnia y como propelente de proyectiles en armas antiguas. Las modernas pólvoras sin humo están basadas en materiales energéticos, principalmente nitrocelulosa (monobásicas) y nitrocelulosa más nitroglicerina (bibásicas). Las ventajas de las pólvoras modernas son su bajo nivel de humo, bajo nivel de depósito de productos de combustión en el arma y su homogeneidad, lo que garantiza un resultado consistente, con lo que se magnifica la precisión de los disparos.

El consenso entre las diferentes corrientes de estudio es que la pólvora se inventó en China, se distribuyó en el Medio Oriente y este lo introdujo en Europa;[1]​ sin embargo no hay consenso en cómo esta invención militar china influyó en los avances tecnológicos acerca de la pólvora en el Medio Oriente y Europa.[2][3]​ La distribución de la pólvora a lo largo de Asia desde China se atribuye en gran parte a los mongoles. Uno de los primeros ejemplos de europeos enfrentándose contra ejércitos con armas de fuego fue la batalla de Mohi, en 1241. En esta batalla los mongoles usaron pólvora tanto en armas de fuego como también en granadas.

La pólvora fue inventada en China cuando los taoístas intentaban crear una poción para la inmortalidad. Las fuerzas militares chinas usaban armas basadas en pólvora (cohetes, mosquetes, cañones) y explosivos (granadas y diferentes tipos de bombas) contra los mongoles cuando estos intentaban entrar en sus tierras en la frontera norte. Después de que los mongoles conquistaran China y fundaran la dinastía Yuan usaron la tecnología militar china para su intento de invasión de Japón, donde también utilizaron la pólvora para propulsar sus cohetes.

Primeros cohetes chinos.

Armas de fuego con llave de mecha originarias de Europa usadas durante la Dinastía Ming.

Una bomba mongola arrojada contra un Samurái en carga durante las Invasiones mongolas a Japón después de fundar la Dinastía Yuan, 1281.

Cañón de mano de bronce de la Dinastía Yuan 1332; describe una mezcla de seis partes de azufre y seis partes de salitre y una parte de Aristolochia (de donde se obtenía el carbón).[4]

El salitre era conocido para los chinos desde antes del siglo I a. C. y hay evidencia clara del uso del salitre y sulfuro en muchas combinaciones médicas.[5]​ Un texto alquimista chino, fechado en el 492 d. C., menciona salitre quemándose con una llama púrpura, mostrándolo como una forma práctica y fiable de distinguirlo de otras sales inorgánicas, permitiendo de esta manera a los alquimistas evaluar y comparar técnicas de purificación. Los registros más antiguos de purificación de salitre se fechan antes del 1200 d. C.[6]

La primera referencia a las propiedades incendiarias de dichas mezclas es el pasaje de Zhenyuan miaodao yaolüe, un texto taoísta datado a mediados del siglo IX d. C.[6]

La palabra china para "pólvora" es en chino, 火药/火藥; pinyin, huŏ yào /xuou yɑʊ/, la cual significa literalmente "medicina de fuego".[8]​ Sin embargo, este nombre solo se empezó a usar algunos siglos después del descubrimiento de la mezcla.[9]​ Durante el siglo IX d. C. monjes taoístas o alquimistas chinos buscando el elixir de la inmortalidad encontraron accidentalmente la pólvora.[1][10]

Los chinos tardaron poco tiempo en utilizar la pólvora para usos bélicos y en los siguientes siglos produjeron una gran variedad de armas de fuego, incluyendo lanzallamas, cohetes, bombas y minas terrestres antes de inventar el arma de fuego moderna, la cual utiliza un proyectil metálico.[11]​ Evidencia arqueológica de un cañón de mano datado a finales del siglo XIII fue encontrada en Manchuria[12]​ y bombas explosivas han sido descubiertas en un naufragio en las costas de Japón, datadas en el 1281, durante las invasiones mongolas de Japón[13]

La obra china "Wu Ching Tsung Yao" (Fundamentos Esenciales de la Milicia Clásica), escrita por Tseng Kung-Liang entre 1040-1044 d. C., provee referencias enciclopédicas de una variedad de mezclas que incluía petroquímicos —así como miel y ajo. Una mecha de acción lenta para mecanismos lanzallamas usando el principio de sifón para cohetes y fuegos artificiales aparece también mencionada. Sin embargo, las recetas para las mezclas de este libro no contienen suficiente salitre para crear un explosivo, siendo limitadas a un máximo de 50 % de salitre solamente producen un efecto incendiario.[14]​ Esta obra fue escrita por un burócrata de la corte de la dinastía Song, y se cree que hay poca evidencia del impacto inmediato de esta obra en los conflictos armados. No hay mención del uso de pólvora en las crónicas de las guerras contras los tangut en el siglo XI d. C., además de que China en esta época se encontraba en una situación de paz. La primera crónica del uso de "lanzas de fuego" es en el sitio de De'an en 1132.[15]

Fórmula para pólvora en 1044 Wujing zongyao parte I vol 12.

Instrucciones para una bomba de fuego en Wujing zongyao.

Bomba de fuego.

Granada de fuego.

Proto-cañón del texto de la dinastía ming Huolongjing.

Mina terrestre del texto de la dinastía ming Huolongjing.

Lanza-cohetes "Flecha de fuego" del Wujing zongyao.

Los musulmanes adquirieron el conocimiento de la pólvora entre 1240-1280, cuando el sirio Hasan al-Rammah había escrito en arábico, recetas para la pólvora, instrucciones para la purificación de salitre y descripciones de armas incendiarias. La pólvora llegó al Medio oriente posiblemente a través de la India y esta de China. Esto se deduce de la forma de llamar a la pólvora que al-Rammah usaba, donde al salitre lo llamaba "nieve china" (en árabe, ثلج الصينthalj al-ṣīn), a los fuegos artificiales como "flores chinas" y a los cohetes como "flechas chinas".[16]​ Los persas llamaban al salitre "sal china"[17][18][19][20][21]​ o "sal de los pantanos de sal chinos" (en persa, نمک شوره چينيnamak shūra chīnī).[22][23]

Al-Hassan afirmó en la batalla de Ain Jalut en 1260, que los mamelucos usaron en "el primer cañón de la historia" contra los mongoles una mezcla de pólvora con una composición casi idéntica a la pólvora explosiva.[24]​ La evidencia documental sobreviviente más antigua que se conoce acerca del uso del cañón de mano, considerada el tipo más antiguo de arma de fuego, proviene de varios manuscritos árabes del siglo XIV.[25]​ Al-Hassan argumenta que estos están basados en originales más antiguos y que ellos reportan que los mamelucos usaron cañones de mano en la batalla de Ain Jalut en 1260.[24]​Hasan al-Rammah incluía 107 recetas para pólvora en su obra al-Furusiyyah wa al-Manasib al-Harbiyya (El libro de la caballería militar y dispositivos ingeniosos de guerra) y 22 recetas para cohetes, donde estas recetas tenían una composición casi idéntica a la composición moderna de la pólvora.[24]

La pólvora fue inventada en China para hacer fuegos artificiales y armas, aproximadamente en el siglo IX de nuestra era, aunque no concibieron las armas de fuego como nosotros las conocemos. Los bizantinos y los árabes la introdujeron en Europa alrededor del 1200. Es probable que la pólvora se introdujera en Europa procedente del Oriente Próximo. La primera referencia a su fabricación en Europa se encuentra en un documento de Roger Bacon, la Epistola de secretis operibus Artis et Naturae, et de nullitate Magiae (ca. 1250). En este texto leemos:

Berthold Schwarz, un monje alemán, a comienzos del siglo XIV, puede haber sido el primero en emplear pólvora para impulsar un proyectil, aunque parece ser que por esa misma época los árabes ya la habían usado con ese mismo fin en la Península ibérica, según se desprende de las crónicas del rey Alfonso XI de Castilla. El siguiente párrafo, transcrito y adaptado al castellano moderno, corresponde a la crónica del rey Alfonso XI sobre el sitio de Algeciras (1343), y es la primera referencia escrita del empleo de la pólvora con fines militares, si bien hay quien sostiene que esa misma sustancia ya había sido utilizada, también por los árabes, en la defensa de la ciudad de Niebla (Huelva) cuando fue sitiada por Alfonso X el Sabio, casi un siglo antes.[26]

Sean cuales fueren los datos precisos y las identidades de sus descubridores y primeros usuarios, lo cierto es que la pólvora se fabricaba en Italia en 1326,[27]​ en Inglaterra en 1334 y que en 1340, en territorios hoy pertenecientes a Alemania se contaba con instalaciones para producirla. El primer intento de emplear la pólvora para minar los muros de las fortificaciones se lleva a cabo durante el sitio de Pisa (Italia) en 1403. En la segunda mitad del siglo XVI, la fabricación de pólvora era un monopolio del Estado en la mayoría de los países. Fue el único explosivo conocido hasta el descubrimiento del denominado oro fulminante, un poderoso explosivo utilizado por primera vez en 1628 durante las contiendas bélicas que se desarrollaron en el continente europeo.

La pólvora y las armas de fuego fueron traídas a la India a través de las invasiones mongolas a la India.[28]​ El almirante Otomano Seydi Ali Reis introdujo las primeras versiones de armas de fuego con llave de mecha, la cual los otomanos utilizaron contra los portugueses en el Sitio de Diu (1531). Después de eso se presentaron muchas variedades de armas de fuego en Tanjore, Daca, Bijaour y Murshidabad.[29]

El Imperio Mogol produjo masivamente armas de fuego de llave de mecha para su ejército. El Imperio Mogol fue el primero en desarrollar cohetes de bambú, principalmente para señalizaciones y para el uso de los zapadores. El emperador mogol se enfrentó a los británicos y otros europeos en la provincia de Gujarat, de donde los europeos extraían salitre para la fabricación de su pólvora durante el siglo XVII.[30]

En el año 1780 los británicos empezaron a anexarse los territorios del sultanado de Mysore, durante la Segunda guerra anglo-mysore. El batallón británico fue derrotado durante la batalla de Guntur, por las fuerzas de Hyder Ali, quien usó de manera efectiva los cohetes Mysore y artillería de cohetes contra las tropas británicas cuyas filas estaban muy apretadas. Esta tecnología fue copiada y utilizada en las guerras napoleónicas en Europa.[31]

Evidencia documental y arqueológica indica que comerciantes árabes o indios introdujeron la pólvora, mosquetes y cañones en Indonesia alrededor del siglo XIV.[32]​ Los invasores portugueses y españoles se enfrentaban con estas armas de fuego y generalmente eran superados.[33]​ El imperio Singhasari tenía armas de fuego y cañones.[34]​ Los pobladores de Java tenían cañones de bronce, usados ampliamente por la armada de los Majapahit así como por piratas.

La pólvora fue introducida en América por los conquistadores españoles y portugueses los cuales la utilizaron en contra de los aztecas, mayas, incas, etc. En varias regiones de México se podían encontrar fácilmente yacimientos de salitre y azufre, por lo que las fuerzas de los conquistadores pudieron reponer la pólvora que utilizaban sus armas de fuego.

Popularmente se cree que las armas de fuego fueron un factor determinante en la derrota de las civilizaciones locales, sin embargo la evidencia arqueológica y documental muestra que las armas de fuego que portaban los europeos no eran aún tan efectivas y tenían poca ventaja táctica, tampoco causaban pánico en los habitantes locales como popularmente se cree, ya que las fuerzas locales se acostumbraron rápidamente a su uso. Inclusive aprendieron cómo funcionaban los mosquetes y cañones, evitando ser alcanzados por ellos.

Las armas de fuego basadas en pólvora se empezaron a usar ya sea por los locales o las expediciones europeas, enfrentándose desde el siglo XV hasta principios del siglo XX, ya que la pólvora y las armas de fuego fueron comercializadas a los nativos americanos,[38]​ principalmente por los franceses y portugueses, intentando debilitar la influencia de sus rivales europeos (ingleses y españoles). A finales del siglo XIX en enfrentamientos entre fuerzas nativas americanas contra fuerzas de los EE. UU. las armas de fuego no traían un gran beneficio estratégico, permitiendo a los locales ganar batallas como la de Little Big Horn, donde los lakotas, los cheyennes y los arapahoes derrotaron al 7.º Regimiento de Caballería. Su derrota se atribuye en parte a la negativa de usar ametralladoras Gatling.[39]

Las armas de fuego basadas en pólvora empezaron a tener una ventaja militar considerable hasta la introducción de las armas de fuego de repetición, desarrolladas a finales del siglo XIX, las cuales fueron un factor determinante en la culminación de las largas guerras contra los nativos americanos. Esta arma se utilizó contras estas poblaciones principalmente en EE. UU., México[40]​ y Argentina entre otros.

Cada país desarrollo su propia pólvora variando las proporciones de la mezcla, la siguiente tabla indica algunas las proporciones adoptadas por diferentes naciones. Tabla 1

Tabla 1 Tabla de proporciones de componentes de la pólvora por nacionalidad que la producía.[41]

Azufre

Salitre

Carbón vegetal

Químicamente, el carbón y el azufre arden gracias al nitrato potásico, que es el comburente, pues suministra el oxígeno para la combustión. Se puede emplear nitrato de sodio, pero es higroscópico (condensa sobre sí la humedad del ambiente). También hay otra pólvora comúnmente usada en el pasado, que en vez de nitrato potásico, lleva clorato de potasio (KClO3), cuyo uso era común en pirotecnia, pero su uso fue abandonado gradualmente por su alta sensibilidad a temperatura, fricción y golpes en favor del más estable oxidante perclorato de potasio. Usando nitrato de sodio (Nitro de Chile), siendo más higroscópico que el nitrato de potasio, es necesario disminuir la cantidad, mientras que se debe aumentar la dosis de azufre.

Una buena dosis experimental, en porcentaje de masa, es:

- nitrato de potasio al 70%;

- carbón vegetal 17%;

- azufre 13%.

Entonces obtendrá la siguiente reacción:

10 KNO3 + 5 S + 2 C7H3O => 5 Na2O + 3 H2O + 5 SO2 + 14 CO + 5 N2

Para una combustión rápida, se utiliza carbón producido por pirólisis de madera a 500 °C. Los mejores resultados se obtienen con carbón de Rhamnus Frangula, Solanum Mauritianum, ciruela doméstica, Salix Caprea o Fraxinus americana. El azufre y el carbono deben reducirse a un polvo con partículas de menos de 80 micrómetros antes de mezclarlo con un molino de bolas. Posteriormente se agrega una mezcla de nitrato de sodio y alcohol y luego todo se mezcla en una licuadora, o en una mezcladora, para obtener una mezcla muy homogénea. Finalmente, la mezcla se seca a baja temperatura y se reduce suavemente a polvo usando una mano de mortero. Así obtienes un polvo negro que arde como un destello.

El clorato de potasio no es higroscópico y funciona mejor que el nitrato de potasio, pero la combustión junto al carbón y al azufre se hace mucho más rápidamente, siendo casi explosiva; por ello se usa en pirotecnia. Las cantidades de cada componente son: 50% KClO3, 35% carbón y 15% azufre. El azufre ayuda en la combustión, porque cuando se quema, se produce dióxido y trióxido de azufre, SO2 y SO3, y al juntarse con moléculas de agua procedentes, no de la combustión, sino de la humedad, se producen ácido sulfúrico (H2SO4) y sulfuroso (H2SO3), que reaccionan violentamente con el clorato de potasio, haciendo que se descomponga muy rápidamente.

Aunque aún se pueda encontrar este tipo de pólvora para los fines descritos anteriormente, ésta fue desplazada por la pólvora nitrocelulósica o sin humo en la última década del siglo XIX, substituyéndola totalmente por las notables ventajas que tenía sobre la otra.

Aun cuando este fenómeno parece efectuarse instantáneamente, es un hecho comprobado que se verifica de una manera progresiva y empleándose un tiempo más o menos largo, el necesario, no tan solo para que la inflamación se propague a toda la masa de pólvora que constituye una carga, sino también para la combustión total de cada grano. Para calcular la cantidad de pólvora quemada en un tiempo dado, deduciendo de ella la de los gases producidos se hace preciso tener en cuenta la mayor o menor rapidez, o sea la velocidad de cada uno de los dos fenómenos que constituyen el de la deflagración, que son: la inflamación y la combustión, entendiéndose por inflamación la propagación del calor a toda la carga, por efecto de la fuerza expansiva de los gases a la alta temperatura con que se producen desde el primer instante, y por combustión las combinaciones que tienen lugar entre los elementos de cada grano o de todos los que forman la carga.[41]

La inflamación puede producirse por el choque de hierro sobre hierro, hierro sobre latón y latón sobre latón, es menos fácil chocando hierro sobre cobre y cobre sobre cobre; se produce además, por el de bronce sobre cobre, hierro sobre mármol, cuarzo sobre cuarzo, plomo sobre plomo, plomo sobre madera, muy raramente por el de cobre sobre madera y nunca por el de madera sobre madera, observándose que la interposición de una hoja de papel entre los cuerpos que chocan, hace que la inflamación se favorezca. Se produce también la inflamación de la pólvora por la elevación de temperatura. Según las experiencias de Piobert comprobadas por Horsley es preciso para esto, que la temperatura llegue a ser de 300° a 315° y según Leygue y Champion basta sea 283° para la pólvora de caza y 293º para la de guerra. Cuando la temperatura se eleva de una manera gradual, se funde el azufre antes de llegar a los 300° unen los granos formando una pasta: si continúa elevándose la temperatura, puede vaporizarse el azufre y arrastrar en parte al carbón, llegando a descomponerse la pólvora sin deflagrar, siempre que no se llegue a la temperatura de ebullición del primero. Para la determinación de la temperatura de inflamación de la pólvora, emplearon Leygue y Champion una barra de cobre que calentaban por sus extremidades, aislando el foco de calor por medio de una pantalla para impedir la radiación: observaban la temperatura en diferentes puntos de la barra que distaban entre sí una magnitud fija, para lo que se valían de termómetros colocados en unas cavidades abiertas en ella y llenas de aceite. Cuando permanecía constante la temperatura marcada en los termómetros, colocaban en la extremidad más fría de la barra la pólvora sometida a la experiencia, aproximándola al otro extremo hasta tanto que se verificaba la inflamación o descomposición.[41]

Las cifras expresadas no deben ser tomadas como precisas, sin embargo si considerarlas, como indicando invariablemente la temperatura de inflamación de la pólvora; sirven tan solo para marcar un punto alrededor del cual oscilan las diversas clases de pólvora. La divergencia que se nota en ellas debe principalmente atribuirse, al estado de trituración de los ingredientes, siendo tanto mayor la temperatura necesaria para la inflamación cuanto más perfecta sea aquella.[41]

El contacto de cuerpos inflamados es también causa de que la pólvora deflagre, siendo en este caso necesario que la temperatura sea muy elevada, habiéndose observado que una llama puede estar algunos segundos tocando a la pólvora sin que tal fenómeno se produzca.[42]

El mejor medio y más seguro para producir la inflamación de la pólvora es por el contacto de cuerpos en ignición.[42]

Diversas son las causas que pueden favorecer o retardar la inflamación. Estando húmeda la pólvora, se retarda, lo que es debido a la pérdida de calórico para evaporar el agua, pudiendo suceder que si la humedad es grande, no deflagre y solo se produzca una combustión lenta: las pólvoras angulosas son más fácilmente inflamables que las redondas y más también las no pavonadas que las que lo están.[42]

Un ejemplo más claro de la deflagración de la pólvora es en el disparo de una bala mediante un arma de fuego.

Existen varios métodos para la determinación de restos de pólvora en las manos del tirador, que lo que hacen es utilizar reactivos más eficaces que la difenilamina, pero que no pueden solucionar los problemas de los falsos negativos, ya que siempre dependen que el disparo deje o no restos de pólvora en las manos del tirador. Lo que si se hace es utilizar otros componentes de las pólvoras para obtener el positivo, que no sean esos elementos, tan generalizados, en el medio ambiente, lo cual puede determinar con absoluta certeza que efectivamente se haya producido el disparo, ya que ello constituiría un falso positivo. No se conoce aún el método que puede determinar la existencia de la pólvora en general y no de algunos de sus componentes, como sucede en cualquier método químico o físico.[43]

El método de Maloney se utiliza para la determinación de componentes de la pólvora la brusina, o sea la dimetoxiestricnina, en medio sulfúrico, que es más eficaz que la difenilamina.[43]

Igualmente se emplean métodos que sirven al mismo tiempo para determinar la existencia de restos de pólvoras en otros elementos, como ropa, piel en orificios de entradas (tatuajes y/o ahumamientos), u otros elementos en donde exista un impacto de proyectil de arma de fuego a cortas distancias.[43]

El realizado con microscopio de barrido electrónico es un método muy moderno, que analiza los elementos químicos que contiene el soporte que se requiere analizar, dando cantidad y calidad al mismo tiempo, es decir cuales elementos químicos contiene y cuantos. Es un método aconsejable, con el que se pueden analizar los residuos extraídos con los elementos señalados, o el taco de piel en la zona que se quiere analizar. Debemos aclarar que si bien es mucho más exacto que los métodos anteriores, también analiza algunos componentes de las pólvoras, pero no la pólvora en su conjunto. Lo interesante del tema, es que si conocemos cuales son los componentes de la pólvora que se desean analizar, se puede saber con más exactitud si es pólvora y de que marca.[43]

El simple contacto con un arma de fuego deja residuos en sus manos, que pueden ser detectados con los métodos de análisis de laboratorio. Los resultados positivos, no indican incondicionalmente que una persona haya disparado un arma de fuego.[43]

Los controles de contaminación de residuos metálicos de los materiales usados en los laboratorios fueron procesados por varias pruebas, y comprobando que existe la posibilidad de que en ciertos materiales, como el agua, ácido nítrico, recipiente de plástico, vidrios, etc., puedan contribuir para dar falso positivo, así mismo se debe mantener un constante control de fuentes que promueven una contaminación que no sea de laboratorios solamente).[43]

La identificación de rastros de pólvora puede llevarse a cabo mediante tres tipos de investigaciones:

Química, Electrónica y Microscópica


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