我国古代的火药主要由硝石、硫黄、木炭等化学物质混合加工而成。民间长期流传的“一硝二磺三木炭”就是它的简易配方。因为它呈黑褐色，人们又习惯称它为“黑火药”。
火药是硝酸钾、硫黄、木炭3种粉末的混合物。这种混合物之所以极容易燃烧，是因为硝酸钾是氧化剂，加热的时候释放出氧气。
硫和炭容易被氧化，是常见的还原剂。把它们混合燃烧，氧化还原反应迅猛进行，反应中放出高热和产生大量气体。
假若混合物是包裹在纸、布、皮中或充塞在陶罐、石孔里的，燃烧的时候由于体积突然膨胀，增加至几千倍，就会发生爆炸。
这就是黑火药燃烧爆炸的原理。其实火药的问世，经历了一个漫长的过程。早在春秋晚期，有一个叫计然的人就说过：“石流黄出汉中”，“消石出陇道”。
石流黄就是硫黄；消石就是硝石，古时还称“焰硝”、“火硝”、“苦硝”、“地霜”等。可见早在春秋战国时期，木炭、硫黄、硝石就已经为人们所熟知。在我国第一部药材典籍汉代的《神农本草经》里，硝石、硫黄都被列为重要的药材。即使在火药发明之后，火药本身仍被引入药类。明代著名医药学家李时珍所著的《本草纲目》中，说“火药”能治疮癣、杀虫、辟湿气和瘟疫。火药的名称就是这样获得的。在长期的金丹制药活动中，一些金丹家吸取了劳动人民在生产、生活中积累的丰富经验，孜孜不倦地从事采药、制药活动，获得了许多物质和物质间化学变化的经验知识。其中对硝石、硫黄等物质的认识和实验探索就成为火药发明的前提。
硝石既有天然的，又能从土硝中提炼，我国很早就已利用硝石了。东汉时期名医张仲景在他所著的《金匮要略》中记有“大黄消石汤”方，治黄疸病。在《神农本草经》中，硝石被列为上品药。
人们还认识到硝石的性质极活泼，它能与许多物质发生作用，丹炉家用制五金八石，银工家用化金银。因此，硝石成为金丹家常使用的物质，人们对它的认识也随实验而加深。
在生产、生活中，硫黄也是人们常接触的化学物质之一。地下温泉水中四溢出的硫黄气刺激着人们的感官，认识到它对皮肤病有特别的疗效。冶炼中常分解和析出二氧化硫气体，气味刺鼻，后来又发现可以采集它。长期接触和使用硫黄的实践，使人们认为，具有金黄色的硫黄不仅具有一定的治疗作用，特别是它能与水银相化合的本事，备受金丹家的重视。
我国最早一本金丹著作《周易参同契》描述了硫黄与水银的化学反应，由此硫黄也成为金丹家制炼“金液”、“还丹”的常药。
在我国的金丹术中，金丹家为了变革某些物质的固有性质，经常、广泛地采用一种以火来制伏药料的“伏火”的手段。这种“伏火”的手段中充满了丰富的化学内容，包含了我国古代的很多化学成就，直接与火药的发明相关。
金丹术中的伏火实验不仅丰富了对许多物质性质的认识，同时也借此对爆燃现象进行了较多的研究。其中“伏火硫黄法”、“伏火硝石法”为火药的发明奠定了基础。
唐代孙思邈在“伏火”方面的实验可谓影响深远。在《诸家神品丹法》中记载了“孙真人丹经内伏硫黄法”：
取硫黄、硝石各二两，研成粉末，放在销银锅或砂罐里。掘一地坑，放锅子在坑里和地平，四面都用土填实。把没有被虫蛀过的3个皂角子逐一点着，然后夹入锅里，把硫黄和硝石烧起焰火。等到烧不起焰火了，再拿木炭来炒，炒到木炭消去1／3，就退火，趁还没有冷却，取出混合物，这就是伏火了。
从这一记载可见，当时金丹家已经掌握了硝、硫、炭混合点火会发生剧烈反应的特点，因而采取措施控制反应速度，防止爆炸。
历代伏火硝石的方法也很多。元代人所撰的《庚道集》对此法有更详细的记载，其中解释了物质受热分解后产生氧气泡的情景，若没有这种现象，表明已不再发生反应，这就是所谓的“死硝”。关于如何检验硝石是否完全伏火，《真元妙道要略》中明确指出：伏火硝石的目的是使硝石丧失其助燃性，以避免与其他原料同炼时再发生爆燃等祸事。
此外我国的金丹家还用盐或砒霜等物质来伏火硝石。总之，金丹家对硝石采取伏火的预处理，明确地揭示他们已清楚地认识到硝石常常是与其他物质合炼中发生爆燃的祸首。经过长期的实践，金丹家已掌握了火药的配方。然而只有将火药的配方真正运用到生产生活，首先是军事上，才能算真正完成了火药的发明。
在火药发明之前，古代军事家常采用火攻这一战术克敌制胜。在当时的火攻中，有一种武器叫“火箭”，它是在箭头上附着像油脂、松香、硫黄之类易燃物质，点燃后射出去，延烧敌方军械人员和营房。但是这种“火箭”燃烧慢，火力小，容易扑灭。如果用火药代替一般的易燃物，燃烧比较快，火力也大。所以在唐末宋初人们已经采用火药箭了。这是火药应用于武器的最初形式。随后又在抛石机的基础上，创造了火炮。
火炮就是把火药装成容易发射的形状，点燃引线后，由原来抛射石头的抛石机射出。火药运用在武器上，是武器史上一大进步。在战争中，火药武器显示了前所未有的威力，这使它很快引起人们重视，许多种火药武器相继出现。
宋真宗时，有个叫唐福的神卫水军队长，把他所制的火箭、火球、火蒺藜献给宋代朝廷。两年后，冀州团练使石普也制得火球、火筋，宋真宗把他招来，并且让他当众做了表演。
北宋时期曾公亮等编写的军事著作《武经总要》，不仅描述了多种火药武器，还记下了当时的3种火药配方。这些配方已同近代黑色火药相接近，具有爆破、燃烧、烟幕等作和用。
这是世界上最早的火药制造配方，它被军事家们制成了火器应用于古代战争，为我国第一批军用火器的发明和制造提供了物质条件。由于战争的需要，火药和火药武器得到了更快的发展，火药的生产被放在了第一位。北宋时期史料中记有“同日出弩火药箭七千支，弓火药箭一万支，蒺藜炮三千支，皮火炮二万支”，清楚地表明了当时火器生产的规模。
至北宋末期，人们创造了“霹雳炮”、“震天雷”等爆炸力比较强的武器。霹雳炮一炸，声如霹雳，杀伤力比较大。
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1273年，元军攻打襄阳，使用一种巨型抛石机，可发射75千克重的石弹。据说这种抛石机是一名叫“亦思马音”的西域人制造的，所以人们称它“回回炮”，或叫“襄阳炮”、西域炮”。这种炮在炮架上安装铁钩，放炮时，只要把钩拉开，石块立即下坠，将炮梢压下，同时百十千克重的石弹猛然抛出，威力非常大。
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