Если вы энтузиаст химии и интересуетесь огнем или историей (или и тем, и другим), вам, вероятно, следует знать, как сделать нитроцеллюлозу самостоятельно. Нитроцеллюлоза также известна как ружейный хлопок или флеш-бумага, в зависимости от ее предназначения. Маги и иллюзионисты используют флеш-бумагу для создания особого эффекта огня. Тот же самый материал называется пушечным хлопком и может использоваться в качестве топлива для огнестрельного оружия и ракет. Нитроцеллюлозу использовали в качестве основы для фильмов и рентгеновских снимков. Его можно смешивать с ацетоном для получения нитроцеллюлозного лака, который использовался на автомобилях, самолетах и музыкальных инструментах. Одним из неудачных примеров использования нитроцеллюлозы было изготовление бильярдных шаров из искусственной слоновой кости. Камфорные шарики из нитроцеллюлозы (целлулоида) иногда взрывались при ударе, издавая звук, похожий на звук выстрела. Как вы понимаете, в салонах стрелков с бильярдными столами это не устраивало.
Маловероятно, что вы захотите делать свои собственные взрывающиеся бильярдные шары, но вы можете попробовать нитроцеллюлозу в качестве топлива для модельной ракеты, в качестве бумаги для вспышек или в качестве основы для лака. Нитроцеллюлозу очень легко приготовить, но обязательно внимательно прочтите инструкции, прежде чем продолжить. Что касается безопасности: любой протокол, в котором используются сильные кислоты, должен выполняться квалифицированным персоналом в надлежащем защитном снаряжении. Нитроцеллюлозу нельзя хранить в течение длительного времени, так как она постепенно разлагается до легковоспламеняющегося порошка или слизи (вот почему многие старые пленки не сохранились до наших дней). Нитроцеллюлоза имеет низкую температуру самовоспламенения, поэтому храните ее вдали от источников тепла или пламени (пока вы не будете готовы ее активировать). Для его горения не требуется кислород, поэтому, когда он загорится, вы не сможете потушить огонь водой. Имея все это в виду, вот как вы это делаете.
Ключевые выводы: сделайте нитроцеллюлозу или флеш-бумагу
- Нитроцеллюлоза – легковоспламеняющийся полимер. Она также известна как флеш-бумага, хлопчатобумажная ткань или флеш-шнур.
- Все, что вам нужно сделать, чтобы сделать нитроцеллюлозу, – это обработать целлюлозу азотной кислотой или любым другим сильным нитрующим агентом. Целлюлоза может быть получена из бумаги, хлопка, дерева или других растительных материалов.
- Впервые нитроцеллюлоза была произведена Александром Парксом в 1862 году. Это был первый искусственный пластик, получивший название Parkesine.
- Нитроцеллюлоза полезна в качестве пластика, но не менее популярна благодаря своей горючести. Флэш-бумага сгорает почти мгновенно и не оставляет остатков золы.
Нитроцеллюлозные материалы
Процедура Кристиана Фридриха Шёнбейна получила широкое распространение использовал. Для этого требуется 1 часть хлопка на 15 частей кислоты.
- концентрированная азотная кислота
- концентрированная серная кислота
- ватные шарики (почти чистая целлюлоза)
Подготовка нитроцеллюлозы
- Охладите кислоты ниже 0 ° C.
- В вытяжном шкафу смешайте равные части азотной и серной кислоты в химическом стакане.
- Бросьте ватные шарики в кислоту. Вы можете утрамбовать их стеклянной палочкой для перемешивания. Не используйте металл.
- Дайте реакции нитрования протекать примерно 15 минут (время Шенбейна составляло 2 минуты), затем налейте в стакан холодную водопроводную воду, чтобы разбавить кислоту. Дайте воде немного стечь.
- Выключите воду и добавьте в стакан немного бикарбоната натрия (пищевой соды). Бикарбонат натрия будет пузыриться, нейтрализуя кислоту.
- С помощью стеклянной палочки или пальца в перчатке оберните вату и добавьте еще бикарбоната натрия. Вы можете промыть большим количеством воды. Продолжайте добавлять бикарбонат натрия и промывать нитрованную вату до тех пор, пока пузырьки не исчезнут. Тщательное удаление кислоты значительно повысит стабильность нитроцеллюлозы.
- Промойте нитрированную целлюлозу водопроводной водой и дайте ей высохнуть в прохладном месте.
Кусочки нитроцеллюлозы воспламенится при воздействии тепла горелки или спички. Для этого не нужно много (ни тепла, ни нитроцеллюлозы), так что не увлекайтесь! Если вам нужна настоящая flash бумага , вы можете нитровать обычную бумагу (которая в основном состоит из целлюлозы) так же, как и хлопок.
Химия получения нитроцеллюлозы
Нитрование целлюлозы происходит, когда азотная кислота и целлюлоза реагируют с образованием нитрата целлюлозы и воды.
3HNO 3 + C 6 H 10 O 5 → C 6 H 7 (NO 2 ) 3 O 5 + 3H 2 O
Серная кислота не требуется для нитрования целлюлозы, но она действует как катализатор для получения ион нитрония NO 2 + . Реакция первого порядка протекает через электрофильное замещение в центрах C-OH молекул целлюлозы.
Источники
- Браконно, Анри (1833 г.). “Преобразование плюшевых веществ végétales en un principe nouveau”. [О превращении нескольких растительных веществ в новое вещество]. Annales de Chimie et de Physique . 52: 290–294.
- Пелуз, Теофиль-Жюль (1838). “Sur les produits de l’acide nitrique contré sur l’amidon et le ligneux”. [О продуктах действия концентрированной азотной кислоты на крахмал и древесину]. Comptes Rendus . 7: 713–715.
- Шенбейн, Кристиан Фридрих (1846). “Ueber Schiesswolle” [О пушинном хлопке]. Bericht über die Verhandlungen der Naturforschenden Gesellschaft в Базеле . 7: 27.
- Урбанский, Тадеуш (1965). Химия и технология взрывчатых веществ . 1. Оксфорд: Pergamon Press. стр. 20–21.