Οι ιδιότητες της νιτροκυτταρίνης

Η νιτροκυτταρίνη παράγεται με νιτρικό οξύ που αντιδρά με κυτταρίνη. Η νιτροκυτταρίνη είναι μη τοξική αλλά πολύ εύφλεκτη. Κατατάσσεται ως εκρηκτικό όταν η περιεκτικότητα σε άζωτο υπερβαίνει το 12,6 τοις εκατό. Χρησιμοποιείται από τον 19ο αιώνα, η νιτροκυτταρίνη είναι μια χημική ουσία πολλαπλών χρήσεων που χρησιμοποιείται σε πολλές βιομηχανίες. Διαφορετική περιεκτικότητα σε άζωτο σε διάφορες συνθέσεις επιτρέπει τη χρήση νιτροκυτταρίνης σε φαρμακευτικά προϊόντα, βαφές, λάκες, πλαστικά, εκρηκτικά και προωθητικά

Η νιτροκυτταρίνη είναι μια εκρηκτική ένωση που παράγεται από την αντίδραση κυτταρίνης και νιτρικού οξέος ή άλλου ισχυρού παράγοντα νιτρώσεως. Η νιτροκυτταρίνη μπορεί να εμφανιστεί ως ένα πολτό, βαμβακερό στερεό όταν στεγνώσει. Είναι ένα διαυγές υγρό για ημιστερεό όταν διαλύεται σε αλκοόλη, ακετόνη ή μείγμα αιθέρα-αλκοόλης. Η μορφή νιτροκυτταρίνης με χαμηλό άζωτο είναι διαλυτή σε ακετόνη και μείγμα αιθέρα-αλκοόλης. Η εκρηκτική, υψηλή περιεκτικότητα σε άζωτο είναι διαλυτή σε ακετόνη, αλλά όχι σε μίγματα αιθέρα-αλκοόλης. Η νιτροκυτταρίνη έχει σημείο ανάφλεξης 12,7 βαθμούς C (55 βαθμούς F) και θερμοκρασία αυτόματου ανάφλεξης 170 βαθμούς C (338 βαθμούς F).

Τα χαρακτηριστικά της νιτροκυτταρίνης ποικίλλουν ανάλογα με την πηγή της κυτταρίνης, την ισχύ του αντιδρώντος οξέος, τη θερμοκρασία της αντίδρασης, τον χρόνο της αντίδρασης και την αναλογία οξέος προς κυτταρίνη. Η περιεκτικότητα σε άζωτο, που κυμαίνεται από 10 έως 14 τοις εκατό, μπορεί να παραχθεί ελέγχοντας τα συστατικά και τις συνθήκες της αντίδρασης. Οι διαφορές στην περιεκτικότητα σε άζωτο δίνουν διαφορετικά χαρακτηριστικά σε κάθε σύνθεση. Η νιτροκυτταρίνη με άζωτο κάτω του 12,3% χρησιμοποιείται για βερνίκια, επιστρώσεις και μελάνια. Περιεκτικότητα σε άζωτο άνω του 12,6 τοις εκατό θεωρείται εκρηκτική.

Η νιτροκυτταρίνη είναι εύφλεκτο στερεό και παρουσιάζει μέτριο κίνδυνο έκρηξης. Σε ξηρή κατάσταση, η έκθεση σε θερμότητα ή ισχυρούς οξειδωτές δημιουργεί εξαιρετικά κίνδυνο πυρκαγιάς. Η υγρή νιτροκυτταρίνη παρουσιάζει τα χαρακτηριστικά αναφλεξιμότητας του διαλύτη στον οποίο είναι παρόμοια με τη βενζίνη. Η νιτροκυτταρίνη παρουσιάζει χαμηλή τοξικότητα.

Η νιτροκυτταρίνη χρησιμοποιείται σε εκρηκτικά, προωθητικά πυραύλων, λάκα, χαρτί flash, πυρίτιδα χωρίς καπνό, φινίρισμα δέρματος, ως βάση μελάνης εκτύπωσης, σε επίστρωση πανί βιβλιοδεσίας, σε εργαστηριακές ταινίες δοκιμής, σε μπάλες πινγκ πονγκ, σε φαρμακευτικά προϊόντα και σε κυτταροειδές που χρησιμοποιείται για πρώιμη ακτινογραφία, φωτογραφική και κινηματογραφική ταινία. Αναμιγνύεται με νιτρογλυκερίνη, η νιτροκυτταρίνη χρησιμοποιείται ως παράγοντας ανατίναξης και προωθητικού πυραύλου. Υψηλής στιλπνότητας φινιρίσματα αυτοκινήτων συχνά κατασκευάζονται με λάκα νιτροκυτταρίνης. Η ένωση W® περιέχει νιτροκυτταρίνη για τη μεταφορά του σαλικυλικού οξέος που χρησιμοποιείται για τη θεραπεία κονδυλωμάτων.

Η νιτροκυτταρίνη ανακαλύφθηκε από τον Γάλλο χημικό Henri Braconnot το 1832. Διατύπωσε την ένωση συνδυάζοντας το νιτρικό οξύ με ίνες ξύλου ή άμυλο. Η νιτροκυτταρίνη ήταν ένα ασταθές, ελαφρύ, εύφλεκτο εκρηκτικό. Το 1846, ένας Γερμανός-Ελβετός χημικός, ο Christian Shönbein, ανακάλυψε μια ευκολότερη μέθοδο σύνθεσης της νιτροκυτταρίνης. Έπεσε κατά λάθος συμπυκνωμένο νιτρικό οξύ σε ένα τραπέζι. Χρησιμοποίησε μια βαμβακερή ποδιά για να καθαρίσει τη διαρροή. Κρέμασε την ποδιά για να στεγνώσει. Όταν στεγνώσει, η ποδιά αναβοσβήνει και εξερράγη. Ο Shönbein τελειοποίησε τη διαδικασία του εμποτισμού βαμβακιού σε ένα μείγμα νιτρικών και θειικών οξέων. Το νιτρικό οξύ (2HNO3) μετατρέπει την κυτταρίνη (C6H10O5) σε νιτρική κυτταρίνη (C6H8 (NO2) 2O5) και νερό. Προστέθηκε θειικό οξύ για να αποφευχθεί η αραίωση του νιτρικού οξέος που σχηματίστηκε. Το βαμβάκι ξεπλύθηκε σε νερό για να σταματήσει η αντίδραση και ξηράνθηκε αργά στους 100oC (212oF) για να αποφευχθεί η ανάφλεξη. Αυτή ήταν η κυρίαρχη μέθοδος σύνθεσης νιτροκυτταρίνης. Η νιτροκυτταρίνη που παράγεται με αυτόν τον τρόπο θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως παράγοντας ανατίναξης. Ήταν πιο ισχυρό από την πυρίτιδα ως προωθητικό. Ωστόσο, ήταν πολύ ευαίσθητο και δύσκολο να αντιμετωπιστεί. Βρετανοί χημικοί βελτίωσαν τη σύνθεση νιτροκυτταρίνης για να μειώσουν την ευαισθησία της κατά το χειρισμό. Το 1889, ο Eastman Kodak χρησιμοποίησε νιτροκυτταρίνη για να σχηματίσει μια εύκαμπτη βάση φιλμ. Αυτή η ταινία χρησιμοποιήθηκε κυρίως για ακτινογραφίες. Ο διαρκώς επικίνδυνος καύσης οδήγησε στην αντικατάσταση αυτής της ταινίας το 1933. Η νιτροκυτταρίνη χρησιμοποιήθηκε ως επίστρωση για μπάλες μπιλιάρδου όταν το ελεφαντόδοντο έγινε σπάνιο στη δεκαετία του 1920. Η χρήση αυτών των μπάλες μπιλιάρδου σταμάτησε αφού ανακαλύφθηκε ότι είναι πολύ εύφλεκτα και, σε ορισμένες περιπτώσεις, εκρηκτική.