我們每個上過高中物理課的朋友，都應(yīng)該知道合成氨這個著名的反應(yīng)方程式：N2+3H2=（五氧化二釩在高溫下催化）=3NH3。我們也知道，氨基酸作為蛋白質(zhì)構(gòu)成的核心單元，氨（或氮）化合物對于人體和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)也是必須的營養(yǎng)元素，因此氮肥產(chǎn)量通常彰顯著一個國家農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化的水平。不過，很多人不曾想到，發(fā)明合成氨的哈珀，并不是因為為了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)而發(fā)明了合成氨，而是為了戰(zhàn)爭。

要說到氨和戰(zhàn)爭的關(guān)系，就得說到另一種我們熟悉的化合物——硝酸。早在中國唐宋時代，煉丹家們就發(fā)現(xiàn)了“硫磺+硝石+木炭”的黑火藥配方，這里的硝石就是一種硝酸鹽——硝酸鉀。而進入工業(yè)時代以來，我們廣泛所知的炸藥——硝化甘油、硝酸纖維素（和硝化甘油構(gòu)成目前槍彈二元推進劑的主要成分）、TNT（三硝基甲苯）、黃色炸藥（英國苦味酸、日本的下瀨火藥，方程式三硝基苯酚）、RDX（黑索金，環(huán)三亞甲基三硝胺）、硝酸銨（通常和TNT混合成阿馬托炸藥，二戰(zhàn)最常見的炸藥之一），以及火箭推進劑的CL-20（六硝基六氮雜異伍茲烷）,HMX，八硝基立方烷，絕大多數(shù)都是含硝基化合物。因此，一個國家的硝酸產(chǎn)量，就決定一個國家能夠生產(chǎn)多少炸藥，也就是一個國家進行熱兵器戰(zhàn)爭的最起碼的資本。

而說到生產(chǎn)硝酸，歷史上有很多種手段。在1900年代，最常用的生產(chǎn)工藝是硝酸鈉和濃硫酸加熱制取硝酸蒸汽。這是一個復(fù)分解反應(yīng)。

NaNO3+H2SO4=加熱=NaSO4+HNO3↑

因此，那時候大家都普遍去智利購買硝酸鈉含量較高的“智利硝石”。對于海運能力很強的英國，組建護航隊從智利拉硝石倒不是很難，但對于被英國包圍在北海的德國來說，獲取智利硝石在戰(zhàn)時就不是一件容易的事情。因此，哈珀受命于研發(fā)一種生產(chǎn)硝酸的新手段。經(jīng)過努力，他采用煉焦工業(yè)的水煤氣（CO和H2的混合物），先通過CO和H2O的反應(yīng)將CO轉(zhuǎn)為H2和CO2，然后用二氧化碳吸附劑（比如氫氧化鈉）吸收二氧化碳，將純凈的氫氣和空氣液化分離的氮氣加溫加壓，通過催化劑（一開始用鉑金，類似地球上的汽車尾氣處理，后來普遍鐵觸媒），即可生產(chǎn)出氨氣。因為氨在高壓和接近室溫的情況下就會液化（這也是很多過去的制冷機用氨作為制冷劑），所以把生產(chǎn)的氨氣濃縮后加壓冷卻即可回收足夠的液氨。

得到液氨后，就可以用另一個我們熟知的化學(xué)反應(yīng)——氨的氧化來生產(chǎn)硝酸。

4NH3+5O2=高溫催化=4NO+6H20，該階段N從-3化合價被氧化到+2價。接下來，2NO+O2=2NO2，N從+2被氧化到+4，最后二氧化碳與水反應(yīng)，產(chǎn)生歧化反應(yīng)：3NO2+H2O=2HNO3+NO，這時候就完成了硝酸的生產(chǎn)。

在這個過程得以商業(yè)化后，德國人就不再因智利硝石短缺而無法生產(chǎn)足夠的硝酸了，同時硝酸和氨水反應(yīng)，可以直接生產(chǎn)硝酸銨。至于其他的成分，如三硝基甲苯需要的甲苯，三硝基苯酚需要的苯酚，可以通過煤焦油生產(chǎn)，或者從石油分離。由此可見，俗話煤炭號稱工業(yè)的糧食，而石油號稱工業(yè)的血液，此言不虛。僅1944年，德國人就生產(chǎn)了4萬噸TNT炸藥，其中大部分用于陸軍的TNT，和硝酸銨混合成阿馬托炸藥（amatol），這是一種氧平衡炸藥，40%TNT和60%硝酸銨合成的阿馬托威力約是TNT的80%。二戰(zhàn)所有的主流國家都采用該炸藥，如X艇爆破提爾皮茲號戰(zhàn)列艦的炸彈就是4噸阿馬托炸藥。

合成氨工業(yè)一直是重工業(yè)化的體現(xiàn)。在積貧積弱的舊中國，幾乎沒有幾家工廠能夠生產(chǎn)硝酸銨。著名的化學(xué)家侯德榜先生不僅發(fā)明了侯氏制堿法，同時他還將合成氨工業(yè)引進了中國。以下援引百科數(shù)據(jù)：

1935年，在中國化學(xué)家侯德榜的領(lǐng)導(dǎo)下，中國建成了第一座兼產(chǎn)合成氨、硝酸、硫酸和硫酸銨的聯(lián)合企業(yè)-永利寧廠。

1937年2月，永利寧廠第一次生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的硝酸，但開工不到半年就遇上日本發(fā)動侵華戰(zhàn)爭。由于硝酸與國防工業(yè)密切相關(guān)，日方多次威逼永利寧廠合作，均遭侯德榜拒絕，因此工廠遭日機轟炸而停產(chǎn)。 1945年8月日本投降后，硝酸生產(chǎn)逐漸恢復(fù)，但仍然處于十分落后的狀態(tài)，在1949年，我國的硝酸生產(chǎn)企業(yè)只有兩家:永利寧廠和大連化學(xué)廠，年產(chǎn)量僅4200噸。

1951年5月，大連化學(xué)廠的煉焦、合成氨、硝酸和硫酸等車間的生產(chǎn)得到了全面的恢復(fù)，產(chǎn)出了硝酸產(chǎn)品。

1952~1958年之間，我國先后在吉林、蘭州、太原等地建成了綜合法硝酸裝置，其中濃硝酸在1997年之前的幾十年里一直蟬聯(lián)著我國最大裝置的桂冠。

1980年起，中國國內(nèi)硝酸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展開始加速，總產(chǎn)量每年以10%~15%的速度增長。特別是90年代后期，中國的硝酸工業(yè)進入蓬勃發(fā)展時期，總產(chǎn)量年增速達到了15%~20%。但這個時期中國硝酸生產(chǎn)技術(shù)仍然比較落后，早期的常壓法、綜合法工藝裝置多為淘汰型生產(chǎn)線，高壓法裝置全部靠進口國外的二手設(shè)備。不久，山西化肥廠從國外引進了中國第一套雙加壓硝酸裝置，從此中國的硝酸工業(yè)開始向國際先進行列邁進。

以上為百科詞條數(shù)據(jù)。由上圖可見，建國初期我國硝酸工業(yè)幾乎是從0起步，這意味著國產(chǎn)炸藥難度非常之大。在此之前，我國生產(chǎn)的手榴彈大多數(shù)填充黑火藥，威力非常低下。據(jù)說在朝鮮戰(zhàn)爭一次戰(zhàn)斗中，志愿軍將數(shù)十枚木柄手榴彈丟進敵軍陣地，其中8枚爆炸（其余的沒丟中或者被撿起來丟走），但20多名美軍連續(xù)吃了8枚手榴彈卻無人重傷和陣亡。這種威力也可見于十年動亂時期各地民兵生產(chǎn)的手榴彈：

檢察機關(guān)起訴說，2014年10月10日13時05分許，金華的王世潮大爺因之前與K19路公交車司機發(fā)生沖突，懷恨在心，就從自家的地下室的箱子里拿出以前私藏的手榴彈，插在右側(cè)腰帶里，來到園丁新村門口的公交站點等司機陳金云開車過來。

　　13時26分許，司機陳金云開著K19路公交車過來，被告人王世潮上了公交車，當時車子上十余名乘客。王大爺就坐在公交車司機的后面座位上。

公訴人說，待公交車行駛一段路時，被告人王世潮大爺就用右手拉開別在腰帶上的手榴彈，“嘭”一聲，手榴彈爆炸，從王大爺?shù)难g先后掉下一塊圓鐵，一塊木頭柄。所幸，最后炸彈沒響，否則后果不堪設(shè)想。后來，王大爺就被乘客控制在公交車，并被公安機關(guān)傳喚歸案。

因嫌疑人已超過75歲，最終法院以危害公共安全將其判刑7年。

由此可見，當時缺乏炸藥而填充黑火藥的手榴彈威力實在是相當感人。而我國當時用的炮彈裝藥也不見好哪去，因為硝酸產(chǎn)量奇缺，別說TNT的供應(yīng)，就連硝酸銨也不夠，這導(dǎo)致中國甚至不能使用阿馬托炸藥。最終，中國以另一種煤焦油的產(chǎn)品——硝基苯和TNT制成了梯萘炸藥。

嚴格的說，二硝基萘原本只是一種工業(yè)染料，填充炸藥真的是情非得已。這種炸藥屬于負氧平衡炸藥，在其他國家使用往往會混合硝酸銨使用，而且用量不多。中國53式82迫擊炮彈使用42%TNT，58%二硝基萘的配方，僅有TNT的75%，還不如40%TNT的阿馬托好用，而且啞火率不低（負氧平衡炸藥不容易起爆，而阿馬托是氧平衡炸藥），這也是79對越反擊戰(zhàn)中迫擊炮彈、無后座炮彈啞火率部分單位高達30%的原因之一（其他原因主要是十年動亂的質(zhì)量下滑導(dǎo)致）。

更要命的是，梯萘炸藥不容易銷毀。傳統(tǒng)TNT，阿馬托可以水浴加熱（TNT熔點81度）熔化倒出炮彈，而梯萘炸藥熔點140度，而且較為粘稠，不易取出，而且極易爆炸。二硝基萘還有嚴重污染問題，所以那時候的廢舊彈藥只能選擇引爆等手段處理。

幸好，隨著改革開放，中國的硝酸和化學(xué)工業(yè)已經(jīng)取得了突飛猛進，2005年起，我國成為合成氨、硝酸第一大生產(chǎn)國，高能化合物也是居于世界前列，如我軍的紅旗9B，東風41已經(jīng)采用了CL-20這樣的第三代高能含氮推進劑。未來，我國缺乏彈藥的情況，將不復(fù)存在。