Нитроцеллюлоза

Нитроцеллюлоза
Нитроцеллюлоза

Нитроцеллюло́за (нитрат целлюлозы, нитроклетчатка) — групповое название химических соединений, азотнокислых сложных эфиров целлюлозы с общей формулой [C6H7O2(OH)3-x(ONO2)xn, где х — степень замещения (этерификации), а n — степень полимеризации.

Содержание

Общие сведения

Нитроцеллюлоза — волокнистая рыхлая масса белого цвета, по внешнему виду похожа на целлюлозу. Одна из важнейших характеристик — степень замещения гидроксильных групп на нитрогруппы. В практике чаще всего применяется не прямое обозначение степени замещения, а содержание азота, выраженное в процентах по массе. В зависимости от содержания азота различают

  • коллоксилин (10,7 — 12,2 % азота)
  • пироксилин № 2 (12,05 — 12,4 % азота)
  • пироколлодий (12,6 % азота) — особый вид нитроцеллюлозы, впервые полученный Д. И. Менделеевым, нерастворим в спирте, растворяется в смеси спирта с эфиром.
  • пироксилин № 1 (13,0 — 13,5 % азота)


Плотность 1,58 — 1,65 г/см³. Степень полимеризации коллоксилина 150—600 (молекулярная масса 37500 — 150000 а. е. м.), пироксилинов 1000—2000 (молекулярная масса 250000-500000 а. е. м.). Универсальный растворитель для всех видов нитроцеллюлозы — ацетон. В воде и неполярных растворителях (бензол, четырёххлористый углерод) нитроцеллюлоза не растворяется. Растворимость н. в полярных растворителях зависит от содержания азота. В кислых и щелочных средах н. имеет низкую химическую стойкость. Температура начала разложения сухой нитроцеллюлозы 40 — 60 °C, при быстром нагреве может произойти вспышка и взрыв.

История открытия

Нитроцеллюлоза — один из первых искусственных полимеров.

  • 1832 — французский химик Анри Браконно (Henri Braconnot) обнаружил, что при обработке крахмала и древесных волокон азотной кислотой образуется нестойкий горючий и взрывоопасный материал, который он назвал Ксилоидин (Xyloїdine)
  • 1838 — другой французский химик, Теофиль-Жуль Пелуз (Theophile-Jules Pelouze), обработал подобным образом бумагу и картон и получил похожий материал, названный им Нитрамидин (Nitramidine). Низкая стабильность полученной нитроцеллюлозы не позволяла использовать её в технических целях.
  • 1846 — швейцарский химик Кристиан Фридрих Шёнбейн (Christian Fridrich Schönbein) случайно обнаружил более практичный способ получения нитроцеллюлозы. Во время работы в кухне он пролил концентрированную азотную кислоту на стол. Для удаления кислоты химик воспользовался хлопковой тряпкой, а затем повесил её сушиться на печь. После высыхания ткань сгорела со взрывом. Шёнбейн разработал первый приемлемый способ получения нитроцеллюлозы — обработкой одной части хлопковых волокон в пятнадцати частях смеси серной и азотной кислот в соотношении 50:50. Азотная кислота реагировала с целлюлозой с образованием воды и серная кислота была необходима для предотвращения разбавления. После нескольких минут обработки хлопок удалялся из кислоты, промывался в холодной воде до удаления кислот и высушивался.
Полученный новый материал незамедлительно был применён в производстве пороха под названием ружейного хлопка (Guncotton). Нитроцеллюлоза давала в 6 раз больший объем продуктов горения, чем дымный порох, намного меньше дыма и меньше нагревала оружие. Однако производство её было крайне опасным и сопровождалось многочисленными взрывами на производствах. Дальнейшие исследования показали, что ключевую роль в опасности производства играет чистота сырья — если хлопок не был тщательно очищен и высушен, происходили внезапные взрывы.
  • 1869 — в Англии под руководством Фредерика Августа Абеля (Frederick Augustus Abel) был разработана технология с измельчением нитроцеллюлозы в специальных аппаратах- голландерах и многократными (до 8 раз) длительными промывками и сушками, каждая из которых длилась до 2 суток. Соотношение серной и азотной кислот в смеси было изменено до 2:1. По такой технологии удавалось получать достаточно стабильный при хранении и применении продукт.

Получение

Лучшим сырьём для производства нитроцеллюлозы считаются длинноволокнистые сорта хлопка ручной сборки. Хлопок машинной сборки и древесная целлюлоза содержат значительное количество примесей, усложняющих подготовку и снижающих качество продукции. Нитроцеллюлозу получают действием на очищенную, разрыхлённую и высушенную целлюлозу смесью серной и азотной кислот, называемой нитрующей смесью:

Synthesis Nitrocellulose.svg

Ниже приведена реакция получения тринитроцеллюлозы в лабораторных условиях:

Nitrocellulose ru.svg

Концентрация применяемой азотной кислоты обычно выше 77 %, а соотношение кислот и целлюлозы может быть от 30:1 до 100:1. Полученный после нитрования продукт подвергается многоступенчатой промывке, обработке слабокислыми и слабощелочными растворами, измельчению для повышения чистоты и стойкости при хранении. Сушка нитроцеллюлозы — сложный процесс, иногда совместно с сушкой применяется обезвоживание (этанолом, спирто-эфирными смесями). Практически вся нитроцеллюлоза после получения используется в производстве различных продуктов. В случае необходимости хранится во влажном состоянии с содержанием воды или спирта не ниже 20 %.

Применение

Нитроцеллюлоза производится в больших количествах во многих странах мира и находит много различных применений:

  • Бездымный порох, обычно пироксилин. За более чем 100-летнюю историю развития химии и технологии предложены тысячи разнообразных составов, многие из которых производились десятками и сотнями тысяч тонн. (Баллистит, Кордит).
  • Взрывчатые вещества. Нитроцеллюлоза в чистом виде из-за низкой термической стойкости не применяется, но существует неисчислимое множество реальных и фантастических взрывчатых составов с её применением. В 1885 году была впервые получена смесь нитроцеллюлозы с нитроглицерином, названная «гремучий студень».
  • Ранее использовалась как подложка Фото- и киноплёнки. в связи с горючестью была вытеснена Ацетилцеллюлозой и полиэтилентерефталатом (лавсаном).
  • Целлулоид. До сих пор лучшие шарики для настольного тенниса производятся из нитроцеллюлозы.
  • Нитроцеллюлозные мембраны для иммобилизации белков.
  • В индустрии развлечений для производства быстросгорающих предметов в реквизите артистов-фокусников.
  • Нитроцеллюлозные мембраны используют для гибридизации нуклеиновых кислот, например, при Саузерн блоттинге.

См. также



Wikimedia Foundation. 2010.

Синонимы:

Смотреть что такое "Нитроцеллюлоза" в других словарях:

  • нитроцеллюлоза — нитроцеллюлоза …   Орфографический словарь-справочник

  • НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА — Огнестрельная хлопчатая бумага. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Чудинов А.Н., 1910. НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА взрывчатая хлопчатая бумага. Полный словарь иностранных слов, вошедших в употребление в русском языке. Попов М., 1907 …   Словарь иностранных слов русского языка

  • нитроцеллюлоза — целлоидин, коллоксилин, пироксилин, нитроклетчатка Словарь русских синонимов. нитроцеллюлоза сущ., кол во синонимов: 6 • взрывчатка (232) • …   Словарь синонимов

  • Нитроцеллюлоза — – волокнистая рыхлая масса белого цвета, по внешнему виду похожа на целлюлозу. Лучшим сырьем для ее производства считаются длинноволокнистые сорта хлопка ручной сборки. Нитроцеллюлоза применяется для получения бездымного пороха, взрывчатых… …   Нефтегазовая микроэнциклопедия

  • НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА — то же, что нитраты целлюлозы …   Большой Энциклопедический словарь

  • НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА — НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА, органическое соединение, получаемое путем реакции между природным полимером ЦЕЛЛЮЛОЗОЙ и азотной кислотой. Нитроцелллюлоза применялась в XIX XX вв. в основном (в сочетании с камфарой) для изготовления целлулоида одного из первых… …   Научно-технический энциклопедический словарь

  • Нитроцеллюлоза —         см. Нитроклетчатка. Горная энциклопедия. М.: Советская энциклопедия. Под редакцией Е. А. Козловского. 1984 1991 …   Геологическая энциклопедия

  • нитроцеллюлоза — Нитроклетчатка, получаемая при воздействии азотной кислоты на хлопок C6H702(ONO2)n [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] Тематики биотехнологии EN nitrocellulose …   Справочник технического переводчика

  • нитроцеллюлоза — ы; ж. Общее название нитратов целлюлозы, применяемых для производства пластмасс, лаков, эмалей, клеёв и взрывчатых веществ. ◁ Нитроцеллюлозный, ая, ое. * * * нитроцеллюлоза то же, что нитраты целлюлозы. * * * НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА НИТРОЦЕЛЛЮЛОЗА, то же …   Энциклопедический словарь

  • нитроцеллюлоза — nitrocellulose, cellulose nitrate нитроцеллюлоза. Производное от целлюлозы вещество, применяемое для изготовления мембран с определенной пористостью (0,22 мкм и др.), используется в методах Саузерн <Southern blotting> и Нозерн блоттинга… …   Молекулярная биология и генетика. Толковый словарь.

Книги

  • Нитроцеллюлоза, Джесси Рассел. Эта книга будет изготовлена в соответствии с Вашим заказом по технологии Print-on-Demand. High Quality Content by WIKIPEDIA articles! Нитроцеллюло?за (нитрат целлюлозы, нитроклетчатка) —… Подробнее  Купить за 1125 руб
Другие книги по запросу «Нитроцеллюлоза» >>


Поделиться ссылкой на выделенное

Прямая ссылка:
Нажмите правой клавишей мыши и выберите «Копировать ссылку»

We are using cookies for the best presentation of our site. Continuing to use this site, you agree with this.