Celulosa Con Otros Compuestos
Páginas: 6 (1349 palabras)
Publicado: 27 de mayo de 2012
USO DE LA CELULOSA CON OTROS COMPUESTOS
Nitrocelulosa
Químicamente hablando, la nitrocelulosa o "algodón pólvora" es un éster nitrado de la celulosa, que se une formando un polímero a través de enlaces β-1,4 de las unidades de anhidroglucosa. Su estructura química se muestra en la Figura 1 y se representa químicamente a través de la fórmula:
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Una molécula de celulosa se estimaque contiene entre 100 y 200 unidades de anhidroglucosa. La mayor parte de la nitrocelulosa de interés comercial posee una masa molar comprendida entre 20 y 250 kDa. El número de grupos nitro por anillo (grado de sustitución, D.S.) varía entre 1 y 3 y se corresponde con el contenido de nitrógeno, expresado en porcentaje. De los carbonos reactivos que posee la macromolécula de nitrocelulosa, que sonaquellos a los que se pueden unir grupos nitro, es el C6 el de mayor reactividad.
Tabla 1. Relación entre el grado de sustitución y el contenido de nitrógeno, en porcentaje, de diferentes tipos de nitrocelulosa.
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El grado de sustitución de la nitrocelulosa define algunas propiedades de esta molécula como, por ejemplo, su solubilidad. Así, la nitrocelulosa con un grado de sustituciónbajo es soluble en alcoholes, mientras que la nitrocelulosa con mayor contenido en nitrógeno es prácticamente insoluble en este tipo de disolventes. Por otra parte, es también relevante indicar cómo el grado de nitración afecta a las aplicaciones de esta macromolécula. Así, el nitrato de celulosa con un porcentaje de nitrógeno del 11 % se emplea habitualmente como termoplástico para lafabricación de cristales de seguridad, barnices, pieles, etc. Sin embargo, es necesario un contenido elevado en nitrógeno, superior al 12 %, para que pueda utilizarse como explosivo. Otra importante característica de la nitrocelulosa es su inestabilidad. Esta macromolécula puede descomponerse térmicamente, por su exposición a la luz (descomposición fotoquímica), por medio de ciertos reactivos químicos(degradación química), o por acción del agua (descomposición hidrolítica).
Métodos de preparación de la nitrocelulosa.
Existen diferentes métodos de preparación de la nitrocelulosa o de nitración de la celulosa. El primero de ellos consiste en añadir a la celulosa ácido nítrico concentrado al 85 %, logrando alcanzar grados de nitración de hasta el 8 %. Sin embargo, con este método no seobtiene un producto homogéneo. Con el empleo de ácido nítrico al 98 %, se pueden alcanzar grados de nitración de hasta el 13,8 %. Con ácido nítrico en estado de vapor, se mejora sensiblemente la posibilidad de estabilizar la molécula y se evita su gelatinización, consiguiéndose un producto más homogéneo.
La utilización de mezclas de ácido nítrico y ácido sulfúrico en proporciones comprendidas entre1:1 y 1:3 permite obtener una molécula de nitrocelulosa mucho más estable. El principal inconveniente de este método es que, además de formarse esteres nitrados, se forman esteres sulfúricos de celulosa.
La nitración de la celulosa con ácido nítrico y ácido fosfórico hace posible alcanzar nitraciones de hasta el 13,7 %, siendo la proporción óptima de estos ácidos de 3:1 a 1:1. El problema deutilizar ácido fosfórico es que puede reaccionar con hierro o acero, corroyéndolo Con el fin de alcanzar nitraciones por encima del 14 % es aconsejable utilizar mezclas de ácido nítrico y ácido acético. Sin embargo, esta mezcla nitrante posibilita la formación de nitrato de acetilo, que tiene carácter explosivo a elevadas temperaturas.
Xantato de celulosaLa modificación de la celulosa puede producirse a través de una solubilización y/o reprecipitación, con lo cual se obtiene una modificación en su estructura física, como en la producción del rayón, o por el efecto permanente de los cambios químicos a través de reacciones que se llevan a cabo en los hidroxilos libres (en el C-2, C-3 y el C-6) el primer hidroxilo en ser modificado es el C-6. Los...
Nitrocelulosa
Químicamente hablando, la nitrocelulosa o "algodón pólvora" es un éster nitrado de la celulosa, que se une formando un polímero a través de enlaces β-1,4 de las unidades de anhidroglucosa. Su estructura química se muestra en la Figura 1 y se representa químicamente a través de la fórmula:
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Una molécula de celulosa se estimaque contiene entre 100 y 200 unidades de anhidroglucosa. La mayor parte de la nitrocelulosa de interés comercial posee una masa molar comprendida entre 20 y 250 kDa. El número de grupos nitro por anillo (grado de sustitución, D.S.) varía entre 1 y 3 y se corresponde con el contenido de nitrógeno, expresado en porcentaje. De los carbonos reactivos que posee la macromolécula de nitrocelulosa, que sonaquellos a los que se pueden unir grupos nitro, es el C6 el de mayor reactividad.
Tabla 1. Relación entre el grado de sustitución y el contenido de nitrógeno, en porcentaje, de diferentes tipos de nitrocelulosa.
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El grado de sustitución de la nitrocelulosa define algunas propiedades de esta molécula como, por ejemplo, su solubilidad. Así, la nitrocelulosa con un grado de sustituciónbajo es soluble en alcoholes, mientras que la nitrocelulosa con mayor contenido en nitrógeno es prácticamente insoluble en este tipo de disolventes. Por otra parte, es también relevante indicar cómo el grado de nitración afecta a las aplicaciones de esta macromolécula. Así, el nitrato de celulosa con un porcentaje de nitrógeno del 11 % se emplea habitualmente como termoplástico para lafabricación de cristales de seguridad, barnices, pieles, etc. Sin embargo, es necesario un contenido elevado en nitrógeno, superior al 12 %, para que pueda utilizarse como explosivo. Otra importante característica de la nitrocelulosa es su inestabilidad. Esta macromolécula puede descomponerse térmicamente, por su exposición a la luz (descomposición fotoquímica), por medio de ciertos reactivos químicos(degradación química), o por acción del agua (descomposición hidrolítica).
Métodos de preparación de la nitrocelulosa.
Existen diferentes métodos de preparación de la nitrocelulosa o de nitración de la celulosa. El primero de ellos consiste en añadir a la celulosa ácido nítrico concentrado al 85 %, logrando alcanzar grados de nitración de hasta el 8 %. Sin embargo, con este método no seobtiene un producto homogéneo. Con el empleo de ácido nítrico al 98 %, se pueden alcanzar grados de nitración de hasta el 13,8 %. Con ácido nítrico en estado de vapor, se mejora sensiblemente la posibilidad de estabilizar la molécula y se evita su gelatinización, consiguiéndose un producto más homogéneo.
La utilización de mezclas de ácido nítrico y ácido sulfúrico en proporciones comprendidas entre1:1 y 1:3 permite obtener una molécula de nitrocelulosa mucho más estable. El principal inconveniente de este método es que, además de formarse esteres nitrados, se forman esteres sulfúricos de celulosa.
La nitración de la celulosa con ácido nítrico y ácido fosfórico hace posible alcanzar nitraciones de hasta el 13,7 %, siendo la proporción óptima de estos ácidos de 3:1 a 1:1. El problema deutilizar ácido fosfórico es que puede reaccionar con hierro o acero, corroyéndolo Con el fin de alcanzar nitraciones por encima del 14 % es aconsejable utilizar mezclas de ácido nítrico y ácido acético. Sin embargo, esta mezcla nitrante posibilita la formación de nitrato de acetilo, que tiene carácter explosivo a elevadas temperaturas.
Xantato de celulosaLa modificación de la celulosa puede producirse a través de una solubilización y/o reprecipitación, con lo cual se obtiene una modificación en su estructura física, como en la producción del rayón, o por el efecto permanente de los cambios químicos a través de reacciones que se llevan a cabo en los hidroxilos libres (en el C-2, C-3 y el C-6) el primer hidroxilo en ser modificado es el C-6. Los...
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