نترات السيليولوز (نيترات السيلولوز) Cellulose Nitrate

نترات السيليولوز (نيترات السيلولوز) Cellulose Nitrate : المعروف أيضًا باسم النيتروسيلولوز Nitrocellulose، وهو خليط من استرات النيتريك للسيليولوز و يعتبر مركبا شديد الاشتعال وهو المكون الرئيسي للبارود الحديث ويستخدم أيضًا في بعض أنواع الطلاء و الدهانات. ففي أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين، كان الأساس لتلك الألياف التي صنعها الإنسان وكذلك الأساس لصناعة أولى المواد البلاستيكية .

و السيليلوز عبارة عن مبلمر يوجد بشكل طبيعي و يتم الحصول عليه من لب الخشب أو الألياف القصيرة (الملساء) التي تلتصق ببذور القطن. و يتكون السيليولوز من وحدات غلوكوز مكررة .

 

طريقة تصنيع نيترات السيلولوز  Cellulose Nitrate

و عند معالجة السيليولوز بحمض النيتريك في وجود محفز حمض الكبريتيك والماء ، فإنه يتم استبدال مجموعات OH بمجموعات النيترو (NO₂). و من الناحية النظرية ، يمكن استبدال المجموعات الثلاث OH ، مما يؤدي إلى تكون ثلاثي نيترات السيليولوز، والذي يحتوي على أكثر من 14 في المائة من النيتروجين.

و لكن عمليا فإن معظم مركبات النيتروسليلوز هي ثنائية النيترات، حيث يتراوح متوسطها من 1.8 إلى 2.8 مجموعة نيترو لكل جزيء وتحتوي على 10.5 إلى 13.5 في المائة نيتروجين. فمدى درجة النترتة تحدد مدى قابلية الذوبان وقابلية الاشتعال للمنتج النهائي.

فالسيليلوز عالي النيتروجين – أي النيتروسيليولوز الذي يحتوي على أكثر من 12.5 في المائة من النيتروجين – سوف يظهر على شكل مادة بيضاء ناعمة تعرف باسم البيروسيليولوز و قطن البارود.

و قطن البارود غير مستقر للحرارة ، وحتى العينات المحضرة بعناية ستشتعل عند التسخين لفترة وجيزة إلى درجات حرارة تزيد عن 150 درجة سيليزية ، و يستخدم قطن البارود في المسدسات النارية ووقود الصواريخ الصلبة والمتفجرات.

أما السيليلوز المعتدل النيتروجين (الذي يحتوي على حوالي 10.5 إلى 12.5 في المائة من النيتروجين) فهو أيضا قابل للاشتعال و قابل للذوبان في الكحول والإيثرات. يتم استخدام النيتروسيليلوز من هذا النوع كعامل مؤثر في صناعة الدهانات القائمة على المذيبات والطلاءات الواقية و ملمعات الأظافر.

و في صناعة النيتروسيليلوز التجارية فإن لب الخشب يعتبر المصدر الرئيسي للسيليلوز، حيث يتم وضع صفائح السيليلوز و الحموض النيتروجينية في وعاء التفاعل ، حيث تستمر عملية النترتة حتى يتم التخلص من الحموض الزائدة بعملية الطرد المركزيو تتم إزالة الحمض المتبقي عن طريق غسل النالتج النيتروسيليلوزي في الماء وغليته في محلول قلوي و غالبًا ما يتم معالجة المنتج بمواد مختلفة لتقليل من تلف المنتج عند تعرضه للحرارة أو الضوء. و من أجل تقليل من احتمالية الاحتراق ، فإنه يتم عادةً تخزين النيتروسيليلوز ونقله في أوعية تحتوي على الماء أو الكحول.

في عام 1833 ، قام هنري براكونوت بمعالجة نشا البطاطس ونشارة الخشب والقطن مع حمض النتريك، حيث وجد براكونوت أن هذه المادة و التي أطلق عليها اسم زايلويدين قابلة للذوبان في خل الخشب وحاول منها صنع الطلاء والأفلام . و في عام 1838 ، اكتشف كيميائي فرنسي آخر اسمه ثيوفيل بيلوز ، أنه يمكن جعل الورق أو الكرتون قابل للاشتعال بعنف عن طريق غمسه في حمض النتريك المركز، و أطلق بيلوز على مادته الجديدة اسم “البيروكسين”.

كما كان كريستيان فريدريش شونبين ، الكيميائي السويسري ، قادراً على زيادة درجة النترات في المنتج ، وبالتالي قابلية اشتعال المنتج بدرجات أعلى عن طريق غمس القطن في مزيج من الأحماض النتريك والكبريتيك.

و يحافظ السيليلوز المنترت أو النيتروجيني ( الذي يحتوي على النيتروجين) على شكله الذي يشبه الخيوط حتى في المحاليل ، وفي القرن التاسع عشر ، تم ابتكار طرق لتدوير النيتروسليلوز إلى ألياف ثم تحويلها مرة أخرى إلى السيليلوز، وقد توجت هذه الجهود في عام 1891 بإدخال “حرير الشاردونيت” ، وهو أول الألياف الاصطناعية المنتجة تجاريا ونوع من الحرير الصناعي ، من قبل الكيميائي الفرنسي هيلير بيرنيجود ، و في عام 1869 ، قام المخترع الأمريكي جون يات بخلط كل من البيروكسيلين الصلب والكافور لإنتاج أول أنواع البلاستيك الناجح تجارياً ، والمعروف باسم السليلويد ، والذي حصل على براءة اختراع في العام التالي. و بعد الحرب العالمية الأولى كان يستخدم النيتروسيليلوز في الدهانات لصناعة السيارات المزدهرة في بدايات ذلك الوقت.

 

استخدامات نيترات السيلولوز  Cellulose Nitrate

وعلى الرغم من أن الطلاءات من النيتروسيليلوز لم تعد تستخدم على نطاق واسع ، بسبب القيود المفروضة على استخدام المنتجات التي تحتوي على مركبات عضوية متطايرة ، فإنه لازال يستخدم النيتروسيليلوز في صورة مبلمر خاص في بعض الطلاءات المتخصصة.

 

 

بوسترات (لوحات) كيميائية بدقة عالية (أكثر من 25 لوحة) من تصميم الأستاذ أكرم أمير العلي

 

تطبيقات كيميائية من تصميم الأستاذ أكرم امير العلي متوفر للجوالات التي تعمل بنظام أندرويد android على سوق جوجل بلاي google play

1 – تطبيق ملصقات الجدول الدوري باللغة العربية : بطاقات تحتوي على معلومات شاملة و مختصرة في نفس الوقت كل عنصر على حدة (اللغة العربية).

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir2

 

2 – تطبيق ملصقات كيميائية: ملصقات بتصميم جميل جدا للكواشف و الأدلة و الزجاجيات المستخدمة في المختبر و كذلك ملصقات و بطاقات لخزانات حفظ المواد و الأدوات الزجاجية .

https://play.google.com/store/apps/details?id=com.akramir

 

3 – إذا كنت تواجه صعوبة في تحضير المحاليل الكيميائية الأكثر شيوعا في مختبرات الكيمياء و الاحياء، فهذا التطبيق سوف يساعدك كثيرا في تحضير المحاليل :