Cellulóz-nitrát

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Nitro-cellulóz
Cellulose nitrate.svg
Nitrocellulose-3D-balls.png
IUPAC-név cellulóznitrát
Más nevek cellulóz-trinitrát, nitrocellulóz, lőgyapot
Kémiai azonosítók
CAS-szám 9004-70-0
Kémiai és fizikai tulajdonságok
Kémiai képlet A monomer összegképlete: C6H9O12N3
Moláris tömeg 252,14 - 297,14 g/mol, monomerenként
Megjelenés Fehér, szálas szerkezetű, szilárd
Sűrűség 1,23 g/cm3
Olvadáspont 160 - 180 °C
Veszélyek
Főbb veszélyek Hazard E.svg Robbanásveszélyes (E)[1]
R mondatok R3[1]
S mondatok (S2), S35[1]
Ha másként nem jelöljük, az adatok
az anyag standard állapotára vonatkoznak.
(25 °C, 100 kPa)

A cellulóz-nitrát (más néven nitro-cellulóz) a természetben legnagyobb mennyiségben előforduló szerves vegyület, a cellulóz salétromsav-észtere. Közismert nevén lőgyapot, egy a 19. században kifejlesztett robbanószer. Nevét a gyártás alapját képező gyapot adta, mivel csaknem tiszta, ráadásul igen laza szerkezetű cellulóz. Ezt kezelték nitrálósavval.

Előállítása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

Cellulóz-nitrát

Cellulózból állítható elő nitrálósav (tömény kénsav és salétromsav hűtött elegye) segítségével. A cellulóz maximum három molekula salétromsavat vehet fel glükózegységenként. Ekkor cellulóz-trinitrát keletkezik. A nitro-cellulóz név helytelen, mert nem nitro- (-NO2), hanem nitrátcsoportot (-O-NO2) tartalmaz. Lőgyapot készítésére használják.

Léteznek részlegesen nitrált cellulózszármazékok is. Részlegesen nitrált származékok keletkezhetnek a kísérleti körülményektől és a nitrálósav összetételétől függően. Ilyen származék a kollódium, ami cukoregységenként valamivel több, mint két nitrátcsoportot tartalmaz. A kollódium jobban oldható szerves oldószerekben, mint a lőgyapot. Alkohol és éter 1:3 arányú elegyében például feloldódik.

Lőgyapot[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

1846-ban Christian Friedrich Schönbein által felfedezett robbantószer (piroxilin). Képlete: C6H7(NO3)3O2 (cellulóz-trinitrát) v. C12H14(NO3)6O4 (cellulóz-hexanitrát). Mind a két vegyület esetében az alkotó elemek százalékos aránya egyenlő, csak a molekula szerkezete más (izomerek), így elnevezésük is más.

A lőgyapot készítésének lényege a következő: 1 sr. jól megtisztított és kiszárított pamutot 24 óráig áztatnak 10°-ra lehűtött olyan savelegy 10 sr.-ben, mely 1 térfogat 1,5 sűrűségű tiszta koncentrált salétromsavból és 3 térfogat 1,85 fajsúlyú tiszta koncentrált kénsavból áll. Ezután centrifugáló gépekben vagy sajtolással a savnak fölöslegét eltávolítván, nagyobb mennyiségű vízbe dobják és több napig folytonosan tiszta vízzel mossák, végül az alacsonyabb cellulóz-nitrátok (kolloidumgyapot) kioldása végett 1 rész alkoholból és 3 rész éterből álló elegyben áztatják és enyhe hőmérsékleten (25–27°) megszárítják. A sajtolt (komprimált) L. hasonló módon készül azzal a különbséggel, hogy a jól kimosott tömeget a papírgyárakban használatos gépekben (rag engine) felaprózzák, forró vízzel péppé alakítják és nagy nyomású (600 atmoszférájú) sajtoló gépekben henger alakúvá formálják.

Felhasználása[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A cellulóz-nitrát gyakorlati jelentősége nagy. Fontos robbanószer. Az ilyen célra gyártott cellulóz-trinitrátot lőgyapotnak is szokás nevezni. Füstmentes lőport készítenek belőle. A lőgyapotot különböző formákban hozzák forgalomba, a robbanózselatin például nitroglicerinnel duzzasztott változat. Nagy hatóerejű robbanóanyag, a tolóhatású lőpor helyett csöves tűzfegyverekben önmagában nem használható. Robbanótestek gyártásához és másféle robbanóanyagok készítéséhez, használják, például a nitroglicerin flegmatizálásához (robbanó zselatin).

Kollódiumból állítható elő a celluloid, ami a legrégebben ismert műanyag. A kollódiumot először alkohol és éter elegyében feloldják (a kollódium ebben oldódik, de a lőgyapot nem). Ekkor viszkózus oldat keletkezik. Ehhez az oldathoz kámfort adnak gyantalágyító szerként. Az oldószer eltávolítása után celluloid keletkezik. A celluloid rugalmas, átlátszó, régebben filmgyártásra használták. A celluloid azonban gyúlékony, ezért kiszorította a cellulóz-acetát.

A kollódiumoldatot a gyógyászatban is használták. A sebészet használta fel nyílt sebfelületek védelmére.

A lőgyapot tulajdonságai[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

A lőgyapot pamuthoz hasonló anyag, amely alkoholban, éterben, kloroformban stb. oldhatatlan, az aceton igen gyengén és lassan oldja fel, feloldódik azonban koncentrált savakban. A lőgyapotból koncentrált kénsavval és kénesővel való összerázáskor az összes nitrogén mint nitrogénoxid távozik el. 150-180°-ra melegítve (néha már 136°-on) olyan gyorsan fellobban, hogy a puskaporra helyezett lőgyapot a meggyújtáskor a lőport nem lobbantja föl. E tulajdonsága miatt tenyérre téve veszély nélkül meggyújtható. A tiszta lőgyapot a levegőn nem változik meg, de a direkt napfény kis mértékben elbontja. Könnyebben bomlik akkor, ha nedves, legkönnyebben, ha nem volt tökéletesen kimosva. Az ilyen lőgyapotból gázok, néha vörös gőzök fejlődnek. A lassú bomlás következtében gyakran a raktárakban veszélyes robbanások következnek be, melyek iszonyú rombolásokat okoztak. Tapasztalat szerint a lőgyapot sokkal állandóbb lesz, ha kimosás után híg szóda- vagy vízüveg- (nátriumszilikát) oldatba áztatják. Legfontosabb sajátsága, hogy ütéstől, erősebb lökéstől vagy durranó kénesővel meggyújtva igen hevesen felrobban. A lőgyapotból a fellobbanáskor nagy mennyiségű gázalakú test képződik (1 gr. lőgyapotból a búvárok szerint 500-720 cm3 gáz fejlődik), mely főként szénoxidból, nitrogénoxidból, széndioxidból, vízgőzből, metánból és nitrogénből áll. Ha tekintetbe vesszük, hogy a lőgyapot fellobbanásakor a nagy mennyiségű gázon kívül igen magas a hőmérséklet, a számítás szerint 6000°, úgyszólván pillanat alatt fejlődik, mely a képződött gázoknak óriási feszítő erőt kölcsönöz, megérthetjük a lőgyapotnak rendkívüli robbantó hatását, mely 4-5-ször nagyobb a puskapor robbantó erejénél.

Források[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]

  • Bruckner Győző: Szerves kémia, I/2-es kötet
  • Kovács Kálmán, Halmos Miklós: A szerves kémia alapjai
  • Bokor József (szerk.). Lőgyapot, A Pallas nagy lexikona. Arcanum: FolioNET. ISBN 963 85923 2 X (1893–1897, 1998.). Hozzáférés ideje: 2009. szeptember 26. 

További információk[szerkesztés | forrásszöveg szerkesztése]