Demostración 32

NITROCELULOSA - Gun cotton

 

 

 

 

 

 

En 1833 Braconnot observó que cuando el almidón, madera y sustancias similares eran tratadas con ácido nítrico concentrado se obtenía una solución que al añadir agua daba un polvo.  Este material, que ardía vigorosamente al encenderlo, fue llamado xiloidina.

 

Pelouze, en 1838, dando el mismo tratamiento al algodón produjo una sustancia combustible similar, y C.F. Schönbein, a últimos de 1845, anuncio el descubrimiento de una sustancia explosiva nueva (la pólvora de algodón) que él declaró había sido obtenido tratando algodón con una mezcla de ácidos nítricos y sulfúricos [1,2] .  Se acepta que Böttger descubrió la pólvora de algodón independientemente de Schönbein en 1846, pero colaboraron juntos en el desarrollo del nuevo explosivo.

 

Aunque en su carta a Dumas, en 1846, Schönbein había indicado que la obtención del producto transcurría con un peligro mínimo, los primeros intentos para fabricar este explosivo a gran escala fueron, sin embargo, acompañados por un número de explosiones desastrosas, y no lo fue hasta que se desarrollaron métodos para liberar a la pólvora de algodón de impurezas peligrosas que el material podría ser confeccionado y almacenado con seguridad.

 

En las moléculas de celulosa están presentes tres grupos OH en cada unidad de seis carbonos, (C6H10O5)n . Durante la reacción de nitración, todo estos grupos hidroxilo pueden ser nitrados formando trinitrocelulosa, (C6H7O5(NO2)3)n , la cuál contiene aproximadamente un 14,4 % de oxígeno.

 

El grado de nitración depende del tiempo de tratamiento en la mezcla nítrica, y a escala de laboratorio hay una regla empírica que indica que se precisan aproximadamente 15 minutos  para hacer el trinitro-derivado mientras que en 10 minutos se obtiene dinitrocelulosa.

 

Demostración

Demuestre que el algodón en rama ordinario arde lentamente y la combustión en aire es incompleta.  Luego tome un pedacito de nitrocelulosa  y muestre que se ve muy similar al algodón en rama ordinario.  Luego coloque una hoja de papel de filtro en un trípode y ponga la nitrocelulosa encima del papel.  Encienda la pólvora de algodón con una cerilla encendida.  La nitrocelulosa arde en un instante sin producir llama ni daña al papel de filtro. Se puede quemar un trocito de nitrocelulosa en la palma de la mano sin quemarse . El trinitrato de celulosa contiene suficiente oxígeno para poder arder completamente produciendo solamente productos gaseosos. Si no esta comprimida, la nitrocelulosa no es explosiva.

Cada unidad de polímero nitrado se descompone en  => 9/2 CO + 3/2 CO2 + 7/2 H2O + 3/2 N2

           

Cada vez es mas difícil encontrar algodón en rama.  Recuerde que los sustitutos modernos no pueden ser usados en esta demostración.

 

PREPARACIÓN NITROCELULOSA

 

En baño de hielo, añadir 10 ml de HNO3 concentrado a 10 ml de H2SO4 concentrado. Homogeneizar, dejar enfriar y añadir 0,5 g de celulosa (algodón). Dejar durante 3 minutos (¿). A continuación sacar el algodón y limpiarlo con agua hasta neutralización. Dejar secar.

 

Seguridad.

 

La nitrocelulosa puede fácilmente descomponerse explosivamente si se calienta o enciende en un espacio cerrado.

 

Los ácidos nítrico y sulfúrico concentrados son agentes oxidantes fuertes y pueden causar quemaduras severas. El ácido sulfúrico cuando esta concentrado es un agente deshumedecedor muy poderoso y genera calor considerable cuándo es diluido con agua. Si se derrama sobre la piel, se debe tener cuidado de que no provoque quemaduras debido al aumento de la temperatura al lavar (diluir) con agua. Si se tiene a mano, es recomendable usar agua enfriada con hielo y antes retirar la máxima cantidad del líquido corrosivo con una tela seca. Si es posible, usar un baño de hielo para enfriar el agua y a ser posible quitar la masa del líquido con una paño seco. Lavar con muy abundante agua y luego trate el área con bicarbonato sódico NaHCO3 .  Los derramamientos en el suelo o en la mesa de trabajo deberían ser neutralizados con NaHCO3 y enjuagados a fondo.

 

La mezcla de los dos ácidos genera mucho calor, por lo que es recomendable realizarla en baño de hielo.

 

 

Referencias

 

1.    J.F. Thorpe and M.A. Whiteley, Thorpe’s Dictionary of Applied Chemistry, 4-th ed., vol. IV, London - New York - Toronto, Longmans, Green and Co., 1940, p. 501.

2.    G.W. MacDonald, Historical Papers on Modern Explosives, London, Whittaker & Co., 1912, p. 10.

3.    Ref. 2, p. 15.

4.    M.A. Ivanova and M.A. Kononova, Chemical Lecture Experiment, Moscow, Vyschaya Shkola, 1984, p. 143 (in Russian).