Usato per la prima volta in battaglia in Cina intorno al 900 d.C., la polvere da sparo si diffuse in tutta l'Eurasia alla fine del XIII secolo, alla fine rivoluzionando la guerra come propellente nelle armi da fuoco e nell'artiglieria. Nel frattempo, maestri artiglieri armeggiavano con formule di polvere da sparo, cercando di trovare la miscela ideale. Ora, ricercatori che riferiscono in ACS Omega hanno ricreato ricette medievali di polvere da sparo e analizzato le energie liberate durante la combustione, rivelando che l'evoluzione della polvere perfetta è stata un lento, processo per tentativi ed errori.

Sebbene in gran parte obsoleto nelle armi moderne, polvere da sparo, noto anche come polvere nera, è ancora usato nelle armi storiche, fuochi d'artificio e pirotecnici. L'esplosivo è una combinazione di rapporti variabili di nitrato di potassio (o "salnitro"), zolfo e carbone. Le ricette medievali a volte includevano interessanti additivi, come la canfora, vernice o brandy, con scopi oscuri. Dawn Riegner, Cliff Rogers e il loro team di chimici e storici volevano analizzare l'energia delle ricette medievali di polvere da sparo per aiutare a capire l'intento dei maestri artiglieri nella creazione di queste formule, oltre a fornire importanti informazioni tecniche sulla prima produzione di polvere da sparo.

Per fare questo, i ricercatori hanno identificato oltre 20 ricette di polvere da sparo da testi medievali datati dal 1336 al 1449 d.C. Hanno preparato le polveri e misurato le energie rilasciate appena prima e durante la combustione utilizzando la calorimetria a scansione differenziale e la calorimetria a bomba. Hanno anche testato alcune delle ricette in un poligono di tiro di West Point usando una replica di un cannone da lancio di pietre dell'inizio del XV secolo.

Generalmente, nel periodo 1338–1400 d.C., la percentuale di salnitro è aumentata e il carbone è diminuito, provocando minori calori di combustione, che avrebbe potuto produrre ricette più sicure per i cannonieri medievali. Dopo il 1400 d.C., la percentuale di salnitro (l'ingrediente più costoso) è leggermente diminuita, mentre lo zolfo e il carbone aumentavano, innalzamento del calore di combustione, anche se non così alto come per le prime ricette. Alcuni additivi, come la combinazione di canfora e cloruro di ammonio, sembrava rendere più forte la polvere da sparo, mentre altri, come acqua o brandy, non ha mostrato vantaggi energetici, ma avrebbe potuto servire ad altri scopi. Per esempio, potrebbero aver reso il materiale più stabile durante il trasporto o lo stoccaggio. Sebbene i ricercatori abbiano caratterizzato le polveri da sparo in laboratorio e in esperimenti limitati sul poligono di tiro, più lavoro sul campo deve essere fatto per valutare quale formulazione funzionerebbe meglio in contesti storici, dicono.