Horenie nitrocelulózy

Bežná vata je vyrobená z takmer čistej celulózy – prírodného polyméru zloženého z tisícov jednotiek glukózy. Každá glukózová jednotka má tri hydroxylové skupiny $-\text{OH}$. Pri horení obyčajnej vaty dochádza k pomalšiemu spaľovaniu za prítomnosti vzdušného kyslíka, pričom po nej zostáva zuhoľnatený zvyšok a popol.

Nitrocelulóza (správne dusičnan celulózy) vzniká nitráciou celulózy zmesou koncentrovanej kyseliny dusičnej a sírovej. Hydroxylové skupiny celulózy reagujú s kyselinou dusičnou za vzniku esterových skupín $-\text{O}-\text{NO}_2$. Zjednodušene pre jednu skupinu:

$$\text{R}-\text{OH} + \text{HNO}_3 \xrightarrow{\text{H}_2\text{SO}_4} \text{R}-\text{O}-\text{NO}_2 + \text{H}_2\text{O}$$

Kyselina sírová viaže vznikajúcu vodu a reakciu podporuje. Hoci sa látka volá „nitro“, z chemického hľadiska ide o ester kyseliny dusičnej – skupina $-\text{NO}_2$ je na uhlík viazaná cez atóm kyslíka. Na rozdiel od nej má nitrometán skupinu $-\text{NO}_2$ naviazanú priamo na uhlík.

Vďaka naviazaným skupinám $-\text{O}-\text{NO}_2$ obsahuje nitrocelulóza dostatok vlastného kyslíka potrebného na horenie priamo v molekule. Palivo (uhlík a vodík) aj oxidovadlo (kyslík z nitrátových skupín) sú tesne vedľa seba, takže reakcia nemusí čakať, kým k nej prenikne kyslík zo vzduchu.

Nitrocelulóza preto horí extrémne rýchlo – takmer okamžite vzplanie jasným plameňom. Produktmi sú prevažne plyny: oxid uhličitý, oxid uhoľnatý, vodná para a dusík. Na rozdiel od obyčajnej vaty vyhorí prakticky bez dymu, popola či pevného zvyšku. Takto upravený papier alebo vatu („zábleskový papier“, „záblesková vata“) využívajú kúzelníci.

Spojenie paliva a oxidovadla poznáme aj z iných pokusov – pri upálení medvedíka dodáva kyslík cukru chlorečnan draselný, pri nitrocelulóze je oxidovadlo súčasťou samotnej molekuly.