Nitrocellulosa

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La nitrocellulosa è un estere nitrico della cellulosa.

Nitrocellulosa
Nitrocellulosa esanitrata
Formula di struttura
Nomi alternativi
nitrato di cellulosa
fulmicotone
Caratteristiche generali
Formula bruta o molecolare vedi tipi di nitrocellulosa
Massa molecolare (u) variabile
Aspetto solido bianco simile all'ovatta
Numero CAS [9004-70-0]
Proprietà chimico-fisiche
Densità (g/cm3, in c.s.) 1,23
Temperatura di fusione 160-180 °C (433,15-453,15 K)
Indicazioni di sicurezza
Flash point 4,4 °C (277,55 K)
Simboli di rischio chimico
esplosivo

pericolo

Frasi H 201
Consigli P --- [1]

Storia[modifica | modifica wikitesto]

La scoperta della nitrocellulosa risale al 1845[2] ad opera di Christian Friedrich Schönbein. Nato in Germania nel 1799, laureatosi in chimica e divenuto famoso nel 1840 per la scoperta dell'ozono, si affacciava in quel periodo al nuovo campo della chimica, la chimica organica.

Da più di un secolo i chimici sperimentavano per trovare nuovi esplosivi; è doveroso citare alcuni esempi: xiloidina 1832 ad opera del francese Henri Braconnot, combinando l'acido nitrico con amido o fibre di legno; il nitrobenzolo 1834; la nitronaftalina 1835; la nitramidina 1838 ad opera del chimico francese Theophile Jule Pelouze trattando carta e cartone con acido nitrico; l'acido picrico la cui formula venne identificata nel 1841 ottenendolo per reazione sul fenolo ma scoperto già nel 1741 dal chimico tedesco Glauber facendo reagire l'acido nitrico su sostanze organiche come seta e resine vegetali.

Questi composti avevano fondamentalmente due limiti che impedirono il loro utilizzo come surrogato della polvere da sparo: per alcuni il costo che si sarebbe dovuto sostenere per una produzione su vasta scala e peggio, risultavano tutti composti troppo instabili per un uso militare. Senza dubbio influenzarono le ricerche di Schönbein consolidando l'uso dell'acido nitrico.

Schönbein iniziò a compiere ricerche e numerosi esperimenti, mescolando però l'acido nitrico con acido solforico il quale doveva assorbire l'acqua che si sviluppava nelle reazioni. Questa miscela viene chiamata miscela nitrante. Schönbein fece reagire la sua miscela nitrante su carta, la quale diveniva impermeabile e traslucida[3] e risultava esplosiva. Quindi essendo la carta a quei tempi prodotta con fibre derivanti da stracci, Schönbein decise di partire dalle singole materie prime: fece reagire la sua miscela di acidi su canapa, lino e cotone. Proprio quest'ultimo, che dapprima pareva inalterato, a un esame più attento si rivelava più ruvido e dalla consistenza setosa; scoprì che colpendolo con un martello esplodeva e a contatto con un filo rovente poteva essere incendiato.

Il composto prese il nome di "cotone fulminante" o "fulmicotone", ed essendo ottenuto dalla nitrazione della cellulosa, viene comunemente chiamato nitrocellulosa.

Tipi di nitrocellulosa
Tipo Numero di
molecole
Formula
Mononitrica 1 C24H39(NO2)O20
Binitrica 2 C24H38(NO2)2O20
Trinitrica[4] 3 C24H37(NO2)3O20
Tetranitrica 4 C24H36(NO2)4O20
Pentanitrica 5 C24H35(NO2)5O20
Esanitrica 6 C24H34(NO2)6O20
Eptanitrica 7 C24H33(NO2)7O20
Ottonitrica 8 C24H32(NO2)8O20
Enneanitrica 9 C24H31(NO2)9O20
Decanitrica 10 C24H30(NO2)10O20
Endecanitrica 11 C24H29(NO2)11O20
Dodecanitrica 12 C24H28(NO2)12O20

Caratteristiche[modifica | modifica wikitesto]

Le più importanti caratteristiche della nitrocellulosa comunemente testate sono

  • Contenuto solido di nitrocellulosa deidrata
  • Contenuto d'acqua (fattore K.F.)
  • Acidità
  • Contenuto d'azoto
  • Stabilità secondo il test BERGMANN & JUNK
  • Viscosità in soluzione 95% acqua/acetone

Produzione[modifica | modifica wikitesto]

La produzione della nitrocellulosa avviene attraverso un processo di nitrazione della cellulosa, trattando quest'ultima con una miscela nitrante (una miscela di acido nitrico e acido solforico). Il rapporto tra i due acidi determina il tenore di azoto del composto finale: per la binitrocellulosa[5], ad esempio, si avrà un rapporto di circa il 34% di acido nitrico in concentrazione al 60% e 66% di acido solforico in concentrazione > 90%. In pratica, per una quantità di 150 cm3 di miscela saranno necessari 50 cm3 di acido nitrico e 100 cm3 di acido solforico (importante ricordare che si verserà sempre il solforico nel nitrico e che la reazione sviluppa calore, quindi il procedimento per quantità superiori potrebbe variare). Nella miscela (fredda) di acidi minerali viene immersa la cellulosa; riprendendo l'esempio precedente, in 150 cm3 di miscela solfonitrica verranno immersi e lasciati reagire 10 g di cotone idrofilo. Una volta avvenuta la reazione la cellulosa viene lavata con ripetuti bagni in acqua sino a che le acque di lavaggio non risulteranno neutre. Successivamente l'asciugatura può avvenire all'aria o con riscaldamento fino a 100 °C. Il composto risulta relativamente stabile sino a che non sia asciutto, ma una volta asciugato è un esplosivo molto sensibile agli urti meccanici e alle cariche elettrostatiche, oltre ad avere una elevata velocità di combustione.

Utilizzo[modifica | modifica wikitesto]

Era in passato utilizzata per i flash delle macchine fotografiche. Oggigiorno trova applicazione nell'analisi delle proteine (Western blot), nei trucchi di magia e come propellente per le cartucce di pistole e fucili. L'uso più importante è quello per la fabbricazione di vernici e smalti.

La Kodak ha brevettato un tipo speciale di pellicola di nitrato di cellulosa, la LR 115 SSNT (Solid State Nuclear Track) spessa appena 12 micron su una base di poliestere da 100 micron in grado di interagire con le particelle radioattive alfa e viene usata come rilevatore di radioattività per le misurazioni di concentrazione del gas radon.

Note[modifica | modifica wikitesto]

  1. ^ Scheda del composto su IFA-GESTIS consultata il 06.08.2014
  2. ^ Alla nitrocellulosa è dedicato un capitolo in I bottoni di Napoleone - Come 17 molecole hanno cambiato la storia di Penny Le Conteur e Jay Burreson
  3. ^ Aveva scoperto la pergamena artificiale
  4. ^ Chiamata anche Cotone Fulminante o Fulmicotone
  5. ^ cotone collodio

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