Ako vyrobiť nitrocelulózu alebo flash papier

Návod na výrobu nitrocelulózy alebo flash papiera

Flash papier je obľúbený pre vedecké demonštrácie a kúzelnícky oheň. H. Armstrong Roberts/ClassicStock / Getty Images

Ak ste nadšencom chémie so záujmom o oheň alebo históriu (alebo oboje), pravdepodobne by ste mali vedieť, ako si vyrobiť vlastnú nitrocelulózu. Nitrocelulóza je tiež známa ako guncotton alebo flashpaper, v závislosti od jej zamýšľaného účelu. Kúzelníci a iluzionisti používajú flash papier na požiarny špeciálny efekt. Presne ten istý materiál sa nazýva guncotton a môže sa použiť ako pohonná látka pre strelné zbrane a rakety. Nitrocelulóza bola použitá ako filmový základ pre filmy a röntgenové lúče. Môže sa zmiešať s acetónom na výrobu nitrocelulózového laku, ktorý sa používal na automobily, lietadlá a hudobné nástroje. Jedným neúspešným použitím nitrocelulózy bola výroba biliardových gúľ z umelej slonoviny. Gáforované nitrocelulózové (celuloidové) guľôčky niekedy pri dopade explodovali a vytvorili zvuk podobný výstrelu. Ako si viete predstaviť, v pištoľníckych salónoch s biliardovými stolmi to nefungovalo dobre.

Je nepravdepodobné, že si budete chcieť vyrobiť vlastné explodujúce biliardové gule, ale možno budete chcieť vyskúšať nitrocelulózu ako model raketového pohonu, ako flash papier alebo ako základ laku. Výroba nitrocelulózy je veľmi jednoduchá, ale pred pokračovaním si pozorne prečítajte pokyny. Pokiaľ ide o bezpečnosť: Akýkoľvek protokol, ktorý zahŕňa silné kyseliny by mali vykonávať kvalifikované osoby s náležitým bezpečnostným vybavením. Nitrocelulózu nie je možné dlhodobo skladovať, pretože sa postupne rozkladá na horľavý prášok alebo kašu (preto veľa starých filmov neprežilo dodnes). Nitrocelulóza má a nízka teplota samovznietenia , preto ho chráňte pred teplom alebo plameňom (kým nebudete pripravení ho aktivovať). Na horenie nepotrebuje kyslík, takže akonáhle sa zapáli, nemôžete oheň uhasiť vodou. So všetkým týmto na mysli, tu je návod, ako to urobiť.

Kľúčové poznatky: Vyrobte si nitrocelulózový alebo flash papier

• Nitrocelulóza je vysoko horľavý polymér. Je tiež známy ako flash papier, guncotton alebo flash string.
• Všetko, čo potrebujete na výrobu nitrocelulózy, je ošetriť celulózu kyselinou dusičnou alebo iným silným nitračným činidlom. Celulóza môže pochádzať z papiera, bavlny, dreva alebo inej rastlinnej hmoty.
• Nitrocelulózu prvýkrát vyrobil Alexander Parkes v roku 1862. Bol to prvý umelý plast, ktorý dostal názov Parkesine.
• Aj keď je nitrocelulóza užitočná ako plast, je rovnako populárna pre svoju horľavosť. Flash papier horí takmer okamžite a nezanecháva žiadne zvyšky popola.

Nitrocelulózové materiály

Postup Christiana Friedricha Schönbeina bol široko používaný. Vyžaduje si to 1 diel bavlny na 15 dielov kyseliny.

• koncentrovaná kyselina dusičná
• koncentrovaná kyselina sírová
• bavlnené guličky (takmer čistá celulóza)

Prípravok nitrocelulózy

1. Ochlaďte kyseliny pod 0 °C.
2. V digestore , zmiešajte rovnaké diely dusičnej a kyselina sírová v kadičke.
3. Vložte vatové tampóny do kyseliny. Môžete ich utlačiť pomocou sklenenej tyčinky. Nepoužívajte kov.
4. Nechajte nitračnú reakciu prebiehať asi 15 minút (Schönbeinov čas bol 2 minúty), potom do kadičky napustite studenú vodu z vodovodu, aby sa kyselina zriedila. Nechajte vodu chvíľu tiecť.
5. Vypnite vodu a pridajte trochu hydrogénuhličitanu sodného ( prášok na pečenie ) do kadičky. Hydrogénuhličitan sodný bude pri neutralizácii kyseliny bublať.
6. Použitím sklo tyčinkou alebo prstom v rukavici, krúživým pohybom okolo bavlny pridajte viac hydrogénuhličitanu sodného. Môžete opláchnuť väčším množstvom vody. Pokračujte v pridávaní hydrogénuhličitanu sodného a praní nitrovanej vaty, kým už neprestanete bublať. Opatrné odstránenie kyseliny výrazne zvýši stabilitu nitrocelulózy.
7. Opláchnite nitrovanú celulózu vodou z vodovodu a nechajte vyschnúť na chladnom mieste.

Útržky nitrocelulózy sa vznietia, ak sú vystavené teplu horáka alebo zápalky. Nepotrebuje veľa (buď tepla alebo nitrocelulózy), takže sa nenechajte uniesť! Ak chcete skutočný blesk papier , obyčajný papier (ktorý je primárne celulózový) môžete nitrovať rovnakým spôsobom ako bavlnu.

Chémia výroby nitrocelulózy

Nitračná celulóza prebieha ako kyselina dusičná a celulóza reagujú za vzniku dusičnanu celulózy a vody.

3HNO₃+ C₆H₁₀O₅→ C₆H₇(NIE_dva)₃O₅+ 3H_dvaO

Kyselina sírová nie je potrebná na nitráciu celulózy, ale pôsobí ako a katalyzátor na produkciu nitróniového iónu, NO_dva⁺. Reakcia prvého rádu prebieha elektrofilnou substitúciou na C-OH centrách molekúl celulózy.

Zdroje

• Braconnot, Henri (1833). 'Premena niekoľkých rastlinných látok na nový princíp.' [O premene viacerých rastlinných látok na novú látku]. Annals of Chemistry and Physics . 52: 290-294.
• Pelouze, Théophile-Jules (1838). 'O produktoch pôsobenia koncentrovanej kyseliny dusičnej na škrob a drevo.' [O produktoch pôsobenia koncentrovanej kyseliny dusičnej na škrob a drevo]. Správy . 7: 713-715.
• Schoenbein, Christian Friedrich (1846). „Ueber Schiesswolle“ [O guncotton]. Správa o rokovaniach Natural Research Society v Bazileji . 7:27.
• Urbanski, Tadeusz (1965). Chémia a technológia výbušnín . 1. Oxford: Pergamon Press. s. 20–21.