sábado, 28 de abril de 2012

Llevándose el explosivo trabajo a casa

La costumbre de llevarse trabajo a casa no es en absoluto algo exclusivo de la sociedad actual. Ya por mediados del siglo XIX algún químico sin ánimo de dejar las cosas para mañana trabajaba a deshoras en casa aunque a la esposa de marras no le hiciera gracia. El descubrimiento de la nitrocelulosa es fruto de no dejar el trabajo para las horas de trabajo.

La nitrocelulosa (también conocida como nitrato de celulosa, o algodón pólvora) es un compuesto altamente inflamable empleado fundamentalmente para la elaboración de explosivos (y se emplea a menudo para la propulsión de pirotecnia), si bien también es empleado para la fabricación de celuloide (la base transparente que se emplea para las emulsiones fotográficas) o como materia prima para elaborar pinturas, lacas y otros productos de esta índole (de ahí que estos productos, conocidos como pinturas y barnices celulósicos sean altamente inflamables, entre otros motivos). Magos e ilusionistas también lo emplean para hacer trucos.

Fue descubierta por el profesor Christian Schönbein en 1845 de forma accidental. Schönbein era un químico que en ocasiones se llevaba el trabajo a casa, pese a que a su esposa no le entusiasmaba mucho la idea. Claro que su casa no contaba con las ventajas de las instalaciones del Laboratorio de la Universidad de Basilea en la que trabajaba, pero este detalle a él no le importaba y más de una vez, realizó algún experimento rutinario en su domicilio a la hora de comer, impaciente puesto que el laboratorio cerraba.

Cuenta la historia que un día Schönbein estaba mezclando en casa un matraz con una mezcla de ácido nítrico y ácido sulfúrico. El matraz se derramó sobre la mesa de trabajo de Frau Schönbein, y el Profesor, preocupado porque algo se estropeara y Frau se disgustara (o le pidiera el divorcio si estaba muy harta), cogió lo que tenía más a mano para empapar el vertido y evitar causar más daños: un delantal de su esposa de algodón. Cuando recogió todo, enjuagó el delantal en agua y después lo puso delante de la estufa a secar. A los pocos minutos, hubo una explosión, y del delantal no quedó ni rastro.

Schönbein, sin darse cuenta, había sintetizado nitrocelulosa y la había hecho explosionar. La nitrocelulosa se elabora mezclando 1 volumen de ácido nítrico por 3 volúmenes de ácido sulfúrico. Esta proporción puede variarse introduciendo menor cantidad de ácido sulfúrico, pero la nitrocelulosa será menos pura y por tanto, tendrá menos tendencia a explosionar. El ácido sulfúrico es el catalizador de la reacción, necesario para producir el ión nitronio NO2+. Además, como puede apreciarse, la reacción entre el ácido nítrico y la celulosa produce como subproducto agua, que es recogido por el ácido sulfúrico, que es un compuesto muy higroscópico. La mezcla es exotérmica, y será necesario dejarla reposar y enfriar hasta que la temperatura baje hasta, aproximadamente, 20ºC. Posteriormente, se va introduciendo el algodón, lo más puro posible, poco a poco en la mezcla, con cuidado de no superar en ningún momento una temperatura de 30ºC.

3HNO3+ C6H10O5 → C6H7(NO2+)3O5 + 3H2O
Posteriormente, se lava bien con agua o acetona, y con un poco de bicarbonato sódico, para neutralizar los restos de ácido, y se deja secar. El lavarla con acetona o agua es indiferente, pero con acetona se secará más rápido al ser notablemente más volátil. Hay que tener cuidado durante su fabricación por la emisión de vapores tóxicos y manipulación de ácidos fuertes.

Una vez fabricada conserva el aspecto de algodón ordinario, aunque con un tacto más áspero. Al arder produce dióxido de carbono, monóxido de carbono, agua y nitrógeno, sin dejar ningún residuo sólido, razón por la que el delantal de Frau Schönbein desapareció completamente.

Este descubrimiento le dio a Schönbein reputación y una fortuna, puesto que se tomó el descubrimiento de la nitrocelulosa como el nacimiento de "la nueva pólvora", un compuesto que no tenía las desventajas de éste: el arma se ensuciaba mucho, además de que favorecía la corrosión de ésta al ser un compuesto muy higroscópico. Era necesario limpiar el arma con asiduidad, además de que producía mucho humo y ennegrecía el ambiente del campo de batalla, así como provocaba fogonazos que en el campo de batalla delataban al enemigo. En cambio, la nitrocelulosa no presentaba estas desventajas, pero por contra, la velocidad de explosión era muy elevada hasta que en 1891 James Dewar y Frederick Augustus Abel consiguieron sintetizar mezclas más estables de nitrocelulosa.

Julio Verne vio con buenos ojos el descubrimiento de la nitrocelulosa, y veía con optimismo su desarrollo, por lo que la refirió frecuentemente en sus novelas. La reseña más relevante fue en el libro De la Tierra a la Luna, puesto que la nitrocelulosa fue empleada para lanzar el cohete al espacio.

Reduciendo la nitración de la celulosa, pueden obtenerse diferentes compuestos, como los anteriormente mencionados: celuloide, fibras diversas, barnices y pinturas.

Este vídeo explica el proceso de elaboración de la nitrocelulosa paso a paso:


Fuentes:

Este artículo ha sido realizado con la inestimable ayuda de la profesora partícular de química, Haradwaith.

Esta entrada participa en la XIV edición del Carnaval de Química, organizado por el blog Educación Química.

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