黑火药的配方原理，是专业的火工问题，不是用中学化学的简化化学方程式就能解决的问题。
茅海建老师在《天朝的崩溃》中给出了一个似是而非的论断，大意如下：西方于1825年已经发现黑火药爆炸的化学方程式：
因此按照此化学方程式理论计算得出的黑火药配比就是“科学”的，即约硝酸钾75%，碳15%，硫10%（质量百分数），这就是当时英军火药比清军火药质量好的主要原因。
笔者对茅海建老师的史学功底和考证还是很佩服的，但上述论断实在是个科学硬伤。
先普及一个常识：黑火药是硝酸钾（硝石或者火硝）、木炭和硫的混合物，木炭根本不是纯碳，炭化很完全的木炭，含碳量通常也不超过90%，一般都在80%左右，如果用木炭作为上述化学方程式中碳的来源，怎么可能根据上述化学方程式计算出黑火药的“最佳配比”？
实际上，上述化学方程式是黑火药在炮膛中燃烧后，分析燃烧产物和残留物，得出的一种近似化学方程式，只能用于说明黑火药燃烧反应的大致产物和机理，用这个化学方程式倒推黑火药的“最佳配比”，就属于倒果为因了，实际上是根本做不到的。
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木炭是木材在密闭容器中干馏的产物，干馏时，有机物逐渐分解缩合成稠环芳香核，相当于很多苯环并联（稠合）起来，逐步在局部形成类似小片石墨片层的结构。
因为石墨的一层也就相当于无数苯环并联（稠合）起来，甚至能在局部形成小片石墨片层规则排列的石墨微晶结构。
但芳香环外围还有着不少氢原子等，这些小片石墨片层再通过碳氢链、氧原子等互连起来，就形成了木炭的结构。
也就是说，木炭局部可相当于小片石墨片层（今天说法就是相当于小片石墨烯）甚至石墨微晶，但整体结构中仍含有不少氢原子、氧原子等，成为木炭中的杂质。
木炭本质是一种大分子有机物，并非什么纯碳。
不同炭化温度得到的木炭中石墨片层（微晶）大小示意图（来自Harsler）
无烟煤（变质程度最高的煤）的结构也是类似的，无烟煤局部也存在大量苯环稠合形成的类似小片石墨片层的结构。
无烟煤的结构单元
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木炭的经验式，在火工专业中不宜表示为C，而应该表示为C6H2O、C12H4O2等。
木炭的这种结构，对于黑火药的点火和燃烧十分重要，如果用纯石墨代替木炭，甚至用焦炭（煤的干馏产物）代替木炭，黑火药就几乎不能使用了，点火会变得非常困难。
正因为木炭不是纯碳，在火工专业中，黑火药的燃烧爆炸反应是极其复杂的，写法不一，气体产物和固体产物均有多种，得到的化学方程式也都是经验式，不是准确式，试举一例，黑火药含硝酸钾75%，木炭（C6H2O）14.7%，硫10.3%：
这样的较准确经验化学方程式要到1921年左右才得到，甚至硫化钾（K2S）都根本不是爆炸固体产物中的主要产物，在1840年左右那个年代，中外配制黑火药都是根据实验和经验得到的配比，绝无可能按照中学化学中的“反应”得到所谓的“科学”配比。
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第一次鸦片战争时，清军火药质量差的主要原因，还是因为当时清朝的腐朽，这是王朝末期的常见现象，明朝末期也不例外。
当时广东水师提督关天培配制的黑火药为什么硝酸钾含量是80%？
原因在于硝酸钾纯度不够，含杂质多，不得不增加硝酸钾用量。
提纯硝酸钾并不难，硝酸钾在水中的溶解度随温度升高而急剧增加，这是初中化学的常识，也早已为民间所知，因此提纯方法就是初中化学中的重结晶，也就是将不纯的硝酸钾溶于沸水，趁热过滤，再冷却结晶，这一工艺在民间称为“熬硝”或者“煮硝”。
一般来说，天然硝石重结晶3次，纯度就足以配制质量很好的黑火药，重结晶得到的较纯硝酸钾，外观为较细长的透明晶体，俗称“牙硝”。
如果硝酸钾纯度不足，除了要增加用量之外，还会影响火药的威力。特别是如果硝酸钾中的钠、钙、镁等金属离子杂质过多，就会带来严重的吸湿性，致使火药无法久贮，在广东沿海空气湿度很大的环境下，这个问题会更加严重，因此当时提纯硝酸钾甚至需要尝一下，要求“绝无卤气（苦咸味，盐卤中含有大量的钠、钙、镁等金属离子，因此有苦咸味）”方才合格，提纯硝酸钾所用的水也应该是软水（清水、甜水），例如澄清后的雨雪水，不宜用含矿物质（金属离子）很多的苦井水等，更不宜用含泥沙杂质很多的江河水。
当时福建水师提督陈阶平配制的黑火药，配方是硝酸钾约76%，木炭约13.3%，硫约10.7%，但陈阶平将硝酸钾用清水严格重结晶提纯3次，得到纯净牙硝晶体，并在三种原料混合时，用木杵充分捣研3万次，以充分混合，得到的黑火药性能就基本达到英军黑火药性能。
多提纯一次少提纯一次，多捣研几万次少捣研几万次的问题肯定不是技术问题，只是工艺问题，甚至只是一个是否认真负责的问题。
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那么，当时的广东水师，为什么不严格重结晶提纯硝酸钾，并充分捣研呢？
主要原因很简单：硝酸钾重结晶次数多了，损失就大，多花钱；重结晶用软水，收集澄清雨水麻烦不说，也要花时间花成本；充分捣研，就要给工匠足够的工资，同样多花钱。
当时火药的制造，甚至大炮和水师船艇的制造，用今天的话说，就是政府采购项目，或者政府外包项目，甚至可能是层层转包项目，真正负责制造的工匠，为了省钱，偷工减料必然成为常态，以下是当年魏源的原话：
“中国之官炮，之官船，其工匠与监造之员，惟知畏累而省费，炮则并渣滓废铁入炉，安得不震裂？船则脆薄窳朽不足至中程，不足遇风涛，安能遇敌寇？”
王朝末期的腐朽和乱象，不是什么“科学”和“技术”能彻底解决的，甚至“制度”也无效，要想彻底解决，通常只有凤凰涅槃，浴火重生。
王朝末年，乱象频出，荒唐事件数不胜数，中华上下五千年，历朝历代最后都不例外，此乃新生老死，规律使然。
实际上，放眼世界，中外亦皆不例外。
