Nitrocelulóza

Nitrocelulóza (NC), přesnějším označením nitrát celulózy, je vysoce hořlavá látka vzniklá esterifikací celulózy působením kyseliny dusičné nebo silné nitrační směsi.^[1]

nitrocelulóza
Strukturní vzorec trinitrocelulózy
Obecné
Funkční vzorec	mononitrocelulóza: (C6H9(NO2)O5)n dinitrocelulóza: (C6H8(NO2)2O5)n trinitrocelulóza: (C6H7(NO2)3O5)n
Není-li uvedeno jinak, jsou použity jednotky SI a STP (25 °C, 100 kPa). Některá data mohou pocházet z datové položky.

Nitrocelulózu (celuloid) obsahuje např. starší typ pingpongových míčků

Jedná se o silnou trhavinu náchylnou k deflagračně-detonačnímu přechodu. Hoří velmi jasným žlutým plamenem bez zápachu a bez nespalitelných zbytků. Při reakci se uvolňuje velké množství tepla, deflagrační tepelná vlna jednoho gramu látky je zřetelná ve vzdálenosti dvou metrů od vzorku.

NC o obsahu 10–12 % dusíku je označována jako kolodiová bavlna,^[2] NC o obsahu 12–14 % dusíku jako střelná bavlna. Hlavním využitím kolodiové bavlny je výroba nitrocelulózových nátěrových hmot, dříve se používala k výrobě celuloidu. Flegmatizovaná střelná bavlna se užívá jako střelivina. Používání vysoce nitrované NC jako brizantní trhaviny bylo opuštěno kvůli její značné citlivosti a nebezpečí samovznícení.

Výroba

Nitrocelulóza vzniká působením kyseliny dusičné na celulózu za přítomnosti kyseliny sírové nebo fosforečné:^[1]

2 HNO₃ + C₆H₁₀O₅ → C₆H₈(NO₂)₂O₅ + 2 H₂O

Poměr HNO₃ : H₂SO₄ má vliv na výsledek nitrace (1 : 1 – mononitrát nebo dinitrát; 3 : 5 – trinitrát). Nejlepší výsledky reakce umožní přidání oxidu fosforečného do nitrační směsi. Reakce je silně exotermní.

Stupeň nitrace je rozhodující pro vlastnosti a použití produktu. Pro technické účely se užívá dinitrát. NC užívaná v minulosti jako brizantní trhavina byla nitrována až do stupně 2,8.

Vlastnosti

• Vysoká výbušnost
• Nízký bod vzplanutí
• Může vykazovat samozápalnost vlivem zbytků kyseliny
• Teplota výbuchu 2 200 – 2 700 °C
• Rozpustnost ve vybraných organických rozpouštědlech (aceton, ether, rozpouštědla esterového typu, částečně ethanol)
• Nerozpustnost ve vodě
• Detonační rychlost 7 300 m/s při maximální hustotě 1,2 g/cm³
• Energie výbuchu 800 – 1 040 kcal/kg
• Objem výbušných plynů 860 – 970 l/kg
• Vlivem tepla se pomalu rozkládá
• Vysoká citlivost na otřesy a tření
• Vzplanutí vlivem jiskry, sálavého tepla a plamene
• Vnější vzhled závisí na vzhledu před esterifikací – během reakce se nemění

Použití

• Nitrocelulózové nátěrové hmoty.
• Lepidla na bázi nitrocelulózy (Kanagom).
• Hlavní součást bezdýmého střelného prachu.
• Ve formě celuloidu se používala jako fotografický film.
• V USA se z celuloidu vyráběly lahve na nápoje, které bylo možné po použití spálit. Je to dobrá náhrada PET lahví.
• Nitrocelulozová membrána nebo nitrocelulozový papír je lepkavá membrána užívaná pro imobilizaci DNA a proteinů vzhledem ke své nespecifické afinitě k aminokyselinám. NC je často užívána při diagnostických testech, kde dochází k vazbě antigenů, např. těhotenském testu nebo U-albuminový test.
• Při rozpuštění v etheru nebo jiném organickém rozpouštědle vzniká roztok zvaný kolodium. V době občanské války v USA bylo používáno pro krytí ran a aplikaci léků.
• Kolodium bylo rovněž užíváno jako nosič pro soli stříbra v raných fotografických emulzích, často nanesené v tenkých vrstvách na skleněných deskách.
• Kouzelnický „bleskový papír“, archy papíru, nebo tkaniny vyrobené z nitrocelulózy, které shoří téměř okamžitě prudkým světlem bez popela. Používá se i čistá vláknitá nitrocelulosa pro vyvolání stejného efektu.^[3]
• Lak na nehty.
• Záznam trajektorie částic alfa při radonovém testu.