Всем привет! Попробуйте угадать, что общего между стандартным патроном автомата, лака для ногтей, самого простого медиатора и старинной фотоплёнкой? Оказывается, всё выше перечисленное имеет в своём составе нитроцеллюлозу, очень горючий материал. В данной статье вы узнаете, как может случайно пролитая кислота при опытах в 19 веке, навсегда изменить мир.
Вступление
- А история эта началась в далёком 1846 году, когда химик из Швейцарии Кристиан Шёнбейн проводил обычные опыты на своей кухне. Эксперименты он ставил со смесью азотной и серной кислотами. Во время работы на стол случайно разлилась смесь, и он машинально вытер её тем, что попалось под руку на кухне, а попался ему хлопковый фартук его жены. После такой оплошности он повесил просушиться фартук над плитой, и был просто в шоке, когда через некоторое время ткань попросту воспламенилась и полностью сгорела. Вот так и получилось изобретение нового вещества – нитроцеллюлозы, которое как вы уже догадались, и изменит ход истории.
Химическая составляющая рассказа
- Давайте подробнее разберём, что же случилось в той случайной реакции. В результате воздействия смеси из азотной и серной кислоты, хлопковый фартук перестал быть обычной тканью. Дело в том, что ткань была хлопковой, а хлопок состоит из скреплённых между собой молекул глюкозы, которые образуют полимер – целлюлозу. Чтобы вам было понятно, в повседневной жизни люди называют такое вещество – ватой.
- Под действием обозначенной смеси кислот на молекулы целлюлозы, крайние в строении молекулы - гидроксильные группы, поменялись на нитрогруппы. Чем больше прикрепится нитрогрупп к молекуле глюкозы, которые и составляют целлюлозу, тем больше изменятся свойства нового вещества. В результате получается нитроцеллюлоза, которая при малейшем контакте с огнём моментально сгорает. По-другому этот материал можно называть нитроватой. Сгорание нитроцеллюлозы настолько стремительное, что при поджигании её на руке, никакого вреда кожным покровам не наносится, но проверять я вам это настоятельно не рекомендую. (Можно найти много видео в интернете) Таким горючим новое вещество сделали как раз нитрогруппы, потому что в их составе есть кислород и азот, которые в разы увеличивали скорость сгорания материала, одновременно делая саму молекулу вещества крайне нестабильной.
- Отличным примером нестабильность нитрогруппы является более широко известная молекула нитроглицерина. Если взглянуть на молекулу тринитроглицерина, то, как следует из названия, там можно увидеть три нитрогруппы, которые как раз и стремятся в буквальном смысле разорвать молекулу на части. К примеру, если по этому веществу слегка ударить, то случится мгновенная детонация, другими словами изменение молекул из нестабильного состояния в стабильное, при этом будет выделяться громадное количество энергии и газа. Как не трудно догадаться, тринитроглицерин из-за своей нестабильности был крайне опасен. Альфред Нобель – один из величайших промышленников своего времени, который как раз заработал очень много денег на производстве нового вещества, лишился своего брата, в результате взрыва на фабрике, которая как раз и производила тринитроглицерин.
Военная промышленность
- Но вернёмся к нитроцеллюлозе, которую начали использовать достаточно поздно после её открытия, в отличие от того же тринитроглицерина. Нитровата сгорала намного медленнее и более плавно, чем тринитроглицерин и в отличие от него была более стабильной. В те времена миру такое вещество было просто необходимо, как в военной промышленности, так и для добычи различных твёрдых ископаемых. До середины 19 века человечество использовало лишь одно вещество, которое быстро воспламенялось, если быть точнее, то это была смесь, а называлась она – черный порох. Это вещество состоит из обработанного угля, калиевой селитры и серы. При поджоге вещество быстро воспламеняется, люди быстро нашли ему применение, в виде сжигания пороха в замкнутом пространстве и запускании различных предметов, при помощи выделяемой энергии горения. Также его применяли и в горной промышленности, однако была у этого вещества и проблема, оно помимо энергии выделяло очень много густого дыма. Как раз этот самый дым сильно затруднял ведение боевых действий, да к тому же и стволы орудий быстро загрязнялись и требовали особого ухода. Вот и получается, что после изобретения нитроцеллюлозы, которая сгорает быстрее чёрного пороха, да к тому же без выделения дыма, человечеству открылись новые горизонты в своём развитии.
- И как вы думаете, в какой сфере первой стали использовать новое вещество? Ну, конечно же, первым делом изобрели бездымный порох для военной промышленности. Кто бы сомневался… Смешивая нитровату с различными растворителями получали субстанцию похожую на гель, который в свою очередь соединяли с различными добавками, в результате после высыхания которой и получали твёрдое вещество, которое горело без дыма, в тот же момент выделяя большое количество тепловой энергии и газа. Вот так и был изобретён бездымный порох, кстати, который используется и по сей день. С 1887 года, после этого изобретения, люди не останавливались в изобретении всё более совершенного и смертоносного оружия, которое смогли в полной мере испытать в Первой Мировой войне. Вот так и получается, что случайное вещество, полученное в середине 19 века, привело к изобретению автоматического оружия, мощнейшей артиллерии, танков и других военных игрушек, которые принесли столько разрушений.
Применение нитроцеллюлозы в фотосфере
- Конечно же, не только военные использовали новое вещество. Всего спустя год после открытия нитроцеллюлоза, учёные узнали, что динитроцеллюлоза замечательно растворяется в смешанном спирте и эфире, в результате чего получается жидкость, напоминающая клей или лак для ногтей и называется коллодием. Такой вот клей очень хорошо заклеивает раны, даже в современных аптеках можно купить клей для ран, который делается на основе нитроцеллюлозы. А если такой клей посолить и нанести не стеклянную поверхность ровным слоем, то мы получим заготовку для фото пластины, которые во время первых фотографий совершили настоящий прорыв. Полученные после проявления амбротипы оказывались намного дешевле и служили намного дольше, чем аналоги, которые использовались в то время. Изображение получалось намного более четким, а также более дешёвым и кстати это и послужило для массового появления фото ателье и развития такой профессии как фотограф.
Изобретение целлулоида
- В современные дни из коллодия делают лак для ногтей, который в своём составе содержит героя данной статьи – нитроцеллюлозу. Кроме фото и военной промышленности нитровата произвела настоящий прорыв в химии материалов. Если взять раствор нитроваты в эфире и спирту и добавить в него камфоры и соль калия, то после пластификации получатся тонкие, эластичные и прочные листы пластика. Во времена 19 века, такой новый материал не походил ни на один из известных человечеству.
- Этот новый материал получил название целлулоид и его можно считать первым пластиком, который был изобретён человеком. Принять новый материал стали очень широко, делали и куклы и настенные часы и много чего ещё. Однако главное применение этому материалу придумали после его обесцвечивания, из целлулоида стали делать прозрачную и гибкую плёнку, на которую стали наносить фотоэмульсию, что привело к настоящей революции в кино индустрии.
Рывок кино индустрии
- Первую такую плёнку стала изготавливать компания Eastman Kodak, кстати, которая и разбогатела благодаря новому материалу. Люди стали производить ленты киноплёнки, которая отличалась гибкостью и легко проходила через камеру, а также она являлась устойчивой к влаге и способна была храниться до 5 лет. До 1953 года все киноленты были сняты на целлулоидную плёнку. Но у этого материала был существенный минус, как вы, наверное уже догадались, он легко воспламенялся и имел очень высокую горючесть. Эта проблема очень отлично описывается в киноленте Квентина Тарантино «Бесславные ублюдки». Помимо горючести у целлулоидной плёнки был и ещё один недостаток, она очень плохо хранилась. Если превысить температуру хранения или влажность она приходила в негодность, именно поэтому примерно 20% всех кинолент до 1950х годов испортились и были утеряны.
- С 1953 года люди стали использовать ацетатную плёнку в кинематографе, которая являлась более безопасной, чем целлулоидная. Кстати, её используют и сегодня. На сегодняшний день целлулоид можно встретить у музыкантов, а именно у аккордеонов и баянов. Дело в том, что их до сих пор производят из этого пластика, так как он похож на дерево по своим акустическим свойствам. А распознать такой баян, возможно, по своеобразной перламутровой раскраске. А ещё некоторые музыканты считают, что медиаторы для гитары из целлулоида способны воспроизводить тот самый старинный звук.
