Nitrocellulose
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La nitrocellulose ou nitrate de cellulose est un ester de cellulose, explosif, dérivé de la cellulose. Il fut utilisé dans les munitions sous forme de fulmicoton, coton-poudre ou encore pyroxyle.
| Nitrocellulose | ||
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| Nitrocellulose, dérivée de la cellulose. | ||
| Identification | ||
|---|---|---|
| Synonymes |
nitrate de cellulose, fulmicoton, coton-poudre, pyroxyle, collodion |
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| No CAS | ||
| PubChem | 720071 | |
| Apparence | masse fibreuse, blanc-jaunâtre | |
| Propriétés chimiques | ||
| Formule | C6H7N3O11 |
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| Masse molaire[1] | 297,133 3 ± 0,009 2 g/mol C 24,25 %, H 2,37 %, N 14,14 %, O 59,23 %, |
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| Propriétés physiques | ||
| T° fusion | 160-180 °C | |
| Solubilité | Sol. dans 25 parts d'1 vol. alc. + 3 vol. éther ; sol. dans le méthanol, l'acétone, l'acide acétique glacial, l'acétate d'amyle |
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| Paramètre de solubilité δ | 21,44 MPa1/2 (11,83% N)[3] | |
| Masse volumique | 1,35–1,40 g·cm-3 [4] | |
| Point d’éclair | 4,4 °C | |
| Conductivité thermique | 0,23 W·m-1·K-1 [4] | |
| Propriétés électroniques | ||
| Constante diélectrique | 7,0–7,5 (60 Hz) 6,6 (1 MHz)[4] |
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| Propriétés optiques | ||
| Indice de réfraction | 1,49–1,51 [4] | |
| Précautions | ||
| SIMDUT[5] | ||
  B4, F, |
||
| Directive 67/548/EEC | ||
 E |
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| Écotoxicologie | ||
| DL50 | >5 000 mg·kg-1 souris oral [6] | |
| Unités du SI et CNTP, sauf indication contraire. | ||
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La nitrocellulose est à l'état sec un explosif fulminant, c'est-à-dire qu'il dégage de grandes quantités de gaz et de chaleur lors de sa combustion. La nitrocellulose peut se gélifier dans un mélange d'éther et d'alcool (selon le procédé de Paul Vieille). Le gel de nitrocellulose est appelé collodion. Ce produit est très peu soluble et semble très peu biodégradable dans l'eau.
La nitrocellulose a été découverte en 1838 par Théophile-Jules Pelouze sous la forme de papier nitré mais l'histoire a vraiment débuté avec le chimiste allemand Christian Friedrich Schönbein en 1846. Elle est testée comme substitut à la poudre noire pour les armes à feu mais reste cantonnée à un usage comme explosif car trop dangereuse. Une longue liste de chimistes tenteront longtemps d'utiliser la nitrocellulose comme poudre blanche sans fumée et c'est finalement Paul Vieille, qui en 1884 découvrit un procédé le permettant.
Le coton fut très souvent employé pour la fabrication d'où les noms de coton poudre et fulmicoton.
En 1875, Alfred Nobel se blessa au doigt dans son laboratoire français de Sevran. Il soigna la plaie en appliquant du collodion. Réfléchissant à la composition du pansement liquide, il eut l'idée de mélanger la nitroglycérine avec de la nitrocellulose. Il déposa le brevet de sa nouvelle invention sous le nom de gélignite[7].
La cellulose est le composant principal de la paroi des végétaux, en outre le coton est de la cellulose presque pure, ce qui en fait une source de choix. Elle est traitée à l'acide sulfonitrique (mélange d'acide nitrique et d'acide sulfurique). Les ions nitronium ainsi produits réagissent avec les fonctions alcool de la cellulose pour former de la nitrocellulose et de l'eau. On obtient un mélange de mononitrate, dinitrate et trinitrate de cellulose. La nitration croît avec la teneur en acide sulfurique, qui absorbe également l'eau formée, celle-ci déplaçant l'équilibre.
Le mononitrate est soluble dans un mélange 2/3-1/3 d'éther et d'alcool, ce qui donne le collodion utilisé pour les laques cellulosiques par exemple, en lutherie ou modélisme, ou même le vernis à ongles. Il est mentionné dans les compositions comme "nitrocellulose soluble".
Le dinitrate et surtout le trinitrate sont insolubles dans le mélange précédent (et constituent la "nitrocellulose insoluble") mais totalement solubles dans l'acétone.
Le mononitrate est très inflammable. Le dinitrate et surtout le trinitrate sont des produits très dangereux et explosifs à l'état sec. De plus, la moindre trace d'acide nitrique laissée emprisonnée dans les fibres par le procédé de fabrication rend le produit très instable. La nitrocellulose doit être stockée dans l'eau ou des conditions d'humidité importante (> 25 %) pour être considérée comme sans danger.
Le a eu lieu une explosion dans une usine de Bergerac[8] produisant de la nitrocellulose.
La nitrocellulose, notamment sous forme de collodion a connu de multiples usages :
Jules Verne mentionne le fulmicoton (nitrocellulose) dans plusieurs de ses romans. Le Baltimore gun club l'utilise pour son canon géant dans De la Terre à la Lune, tandis que les naufragés de L'Île mystérieuse en fabriquent pour remplacer la poudre noire, dont ils ne disposent qu'en quantité limitée. Il en est également question dans le Voyage au centre de la Terre. Enfin, il l'évoque dans son roman catastrophe Le Chancellor en comparaison avec le picrate de potasse, explosif moins puissant, dont une bonbonne est cachée dans les entrailles du navire en feu.
Sur un mode plus humoristique, Alphonse Allais, fils de pharmacien qui étudia la chimie, écrivit un conte intitulé Scientia Liberatrix (Litt; la science qui libère) ou la belle-mère explosible. Il s'agit de la confession (fictive) d'un chimiste de grand renom, membre de l' Académie des Sciences qui après le délai de prescription criminelle, révèle comment, jeune marié et affligé d'une belle-mère cauchemardesque, il a expédié cette dernière Ad Patres par un moyen aussi ingénieux que scientifique.
Celle ci avait en effet deux marottes ; s'habiller des pieds à la tête de vêtements et sous-vêtements de coton et lézarder au soleil sur une chaise longue. Le jeune savant subtilise les vêtements de sa détestée belle-mère dans le panier à linge puis leur fait subir dans son laboratoire " l’opération très simple et bien connue qui transforme le paisible coton en redoutable fulmi-coton."
Profitant de la sieste de la dame et renouvelant la méthode d' Archimède au Siège de Syracuse, il concentre les rayons du soleil sur la robe avec une loupe, déclenchant ainsi l'explosion qui lui apporta une félicité conjugale sans nuages.
Dans le film Next (2007), Nicolas Cage enflamme une rose en papier nitrocellulose.
Dans le film Inglourious Basterds (2009), Marcel (Jacky Ido) embrase une montagne de bobines au nitrate de cellulose afin de détruire par le feu son cinéma, et ainsi tuer les hauts dignitaires nazis qui s'y trouvent.
Dans le film Insaisissables (2013), les quatre magiciens utilisent la nitrocellulose pour un effet pyrotechnique sans résidu.
L'invention de la dynamite, avec un effet brisant beaucoup plus important, a fait tomber le fulmicoton, beaucoup moins puissant, en désuétude en tant qu'explosif industriel. Le fulmicoton présente l'avantage d'un régime de déflagration déterminé et plutôt lent (effet de souffle), parfaitement compatible avec son usage dans les armes à feu (encore employé, de nos jours, dans les missiles, pour son effet « fusant » (non brisant)).
À Toulouse, à quelques centaines de mètres de l’ancien site AZF, dans des ballastières (sorte d'étangs), pourtant sur un site classé Natura 2000, sont enfouis dans la vase et sur les berges, près de cinq mille tonnes de nitrocellulose. En , le Premier ministre Jean Castex annonce une dépollution du site pour 2022[12]. Dépollution qui n'a toujours pas eu lieu, en octobre 2023, malgré l'activisme local, de l'association Les Amis de la Terre, ainsi que les missives envoyées aux divers ministres d'État, au cours de ces dernières années, de la part du maire de Toulouse, Jean-Luc Moudenc. Le site des ballastières, appartient au Ministère des Armées.
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