Introduction - Part 1
Эксперименты с нитроцеллюлозой
Вступление - Часть 1

The last few weeks have been such that I could only dream of working in my laboratory. I'm a research chemist, but conducting research in our country is practically impossible now. Therefore, to remain a chemist, I have to conduct and describe chemical experiments for educational purposes. And even that isn't always possible. At night, there are Russian bombing raids, and during the day, there's a great deal of organizational and administrative work. I'm an extreme introvert, so having 10-20 phone conversations and emails a day is quite challenging for me. Previously, I might have had only one phone call every few days or even once a week.

No one forces me to do organizational work, but it's the only chance to create a functioning chemistry laboratory. The laboratories that our institute currently has are simply shams. On paper, they exist: there are rooms, staff, and equipment. In reality, however, none of this truly exists. The rooms are in poor condition (no running water, a leaking roof, power outages, no heating, and no laboratory equipment). The existing equipment is outdated and broken. Employees come to work a couple of times a week and do nothing.

Whether I'll ever be able to create a functioning chemistry laboratory is unknown, but for now, I'm devoting most of my time and energy to it. Despite my workload, I still manage to conduct chemistry experiments from time to time. Recently, I recalled my past experiments on creating an "artificial amoeba" [1]. The "amoeba" was created from a nitrocellulose solution, drops of which were placed on the surface of water. The resulting droplets moved like real, living amoebas.

Acetone and an acetone substitute sold in our country under the name "Acetone+" were used as solvents. Unfortunately, acetone is subject to extremely stringent regulations in our country. In the past, it was a cheap, effective, and readily available solvent; now, however, acetone is practically banned, as if it weren't paint thinner but a mixture of heroin and fentanyl. The substitute "Acetone+" is sold without restrictions; however, its composition is a trade secret, so you can't be certain that tomorrow you'll buy the same liquid in a bottle with that name rather than something completely different.

The solvent for creating the "amoeba" must be readily available, inexpensive, and have a known composition. Ideally, it should be an individual compound. I then tried using ethyl acetate, but the result was unsatisfactory. At first, the "amoeba" moved, but a solid film formed on the surface of the water, preventing further movement of the "microorganism." Ethyl acetate is only slightly soluble in water. I assumed this was the reason for the nitrocellulose film forming on the water's surface: the ethyl acetate spread across the surface, evaporated, and consequently left behind a nitrocellulose film. Perhaps my explanation was incorrect, but in any case, I stopped experimenting with ethyl acetate.

I recently conducted experiments on the hydrolysis of esters [2], during which I learned the long-known fact that methyl acetate is miscible with water in almost unlimited proportions. In the presence of a small amount of methyl alcohol, water and methyl acetate are completely miscible.

A few weeks later, I realized that methyl acetate could replace acetone in the "artificial amoeba" experiment. The solvent is inexpensive, readily available, and an individual compound. Unlike ethyl acetate, methyl acetate is highly soluble in water.

For the reasons described above, a long time elapsed between the idea's inception and its implementation. Finally, the opportunity arose to begin the experiment.

I weighed 2 g of "Falcon" ("Sokol") nitrocellulose smokeless powder into a glass weighing bottle and added 10 ml of methyl acetate. The solvent turned yellow. I mixed the contents of the bottle, sealed it with the glass lid, and left it overnight to dissolve.

The next day, I had some urgent paperwork that lasted for more than a week. When I finally had time to resume the experiments, I discovered that the methyl acetate had evaporated because the weighing bottle's lid wasn't airtight. Solid, yellowish lumps had formed inside the bottle. I needed to add more methyl acetate to redissolve the nitrocellulose. My head was pounding after all the paperwork, so I forgot how much solvent I had originally used.

I added 20 ml of methyl acetate, which was twice as much as before. I decided that the extra solvent wouldn't cause any problems. Moreover, if I had more unexpected organizational work the following day, the methyl acetate wouldn't have enough time to evaporate again.

__________________________________________________
¹ Experiments with Nitrocellulose [link].

² Hydrolysis of Methyl Acetate, Ethyl Acetate, and Butyl Acetate [link].

Photos/Video

Эксперименты с нитроцеллюлозой
Вступление - Часть 1

Последние недели были такими, что о работе в лаборатории мне оставалось только мечтать. Я - химик-исследователь, но проводить исследовательскую работу в нашей стране сейчас почти нереально. Следовательно, чтобы оставаться химиком, приходится ставить и описывать химические эксперименты в образовательных целях. И даже это возможно далеко не всегда. По ночам - русские бомбардировки, днем - много организационной и административной работы. Я - крайний интроверт, поэтому иметь по 10-20 телефонных разговоров и переписок в день для меня довольно сложно. Раньше у меня мог быть 1 разговор по телефону за несколько дней, а то и за неделю.

Делать организационную работу никто не заставляет, но это единственный шанс создать работающую химическую лабораторию. Лаборатории, которые есть в нашем институте на данный момент, - просто имитация и бутафория. На бумаге они существуют: есть помещения, сотрудники и оборудование. Реально же всего этого нет. Помещения находятся в непригодном для работы состоянии (нет воды, течет крыша, проблемы с электроснабжением, нет отопления или нет лабораторного оборудования). Оборудование, которое все же есть, - устаревшее и поломанное. Сотрудники ходят на работу пару раз в неделю и ничего там не делают.

Удастся ли мне создать работающую химическую лабораторию - неизвестно, но сейчас я трачу на это дело большую часть времени и сил. И, несмотря на загруженность, хотя бы иногда провожу химические эксперименты. Недавно вспомнил прошлые эксперименты по созданию "рукотворной амебы" [1]. "Амеба" образовывалась из раствора нитроцеллюлозы, капли которого были помещены на поверхность воды. В результате капли двигались, словно настоящие живые амебы.

В качестве растворителей были использованы ацетон и заменитель ацетона, который продается у нас под названием "Ацетон+". К сожалению, ацетон в нашей стране находится под строжайшими ограничениями. В прошлом это был дешевый, эффективный и общедоступный растворитель; сейчас же ацетон практически запрещен, словно это не растворитель для краски, а смесь героина с фентаналом. Заменитель "Ацетон+" продается без ограничений, но его состав - коммерческая тайна, поэтому нельзя быть уверенным, что завтра в бутылке с этим названием вам продадут такую же самую жидкость, а не что-то совсем другое.

Растворитель для создания "амебы" должен быть доступным, дешевым и иметь четко известный состав. Хорошо, если такой растворитель представляет собой индивидуальное вещество. Тогда я попробовал использовать этилацетат, результат оказался неудовлетворительным - сначала "амеба" двигалась, но на поверхности воды образовалась твердая пленка, которая заблокировала дальнейшие движения "микроорганизма". Этилацетат растворим в воде лишь слегка - я предположил, что это и было причиной образования пленки нитроцеллюлозы на поверхности воды: этилацетат растекся по поверхности, испарился, в результате образовывалась пленка нитроцеллюлозы. Возможно, мое объяснение было неверным, в любом сучае, я прекратил эксперименты с этилацетатом.

Недавно я проводил эксперименты по гидролизу сложных эфиров [2], в процессе которых я узнал давно известный факт, что метилацетат смешивается с водой почти в неограниченных пропорциях. А в присутствии небольшого количества метилового спирта, вода и метилацетат смешиваются без ограничений.

Через несколько недель я осознал, что метилацетат может заменить ацетон в эксперименте "рукотворная амеба": растворитель дешевый, продается без ограничений и является индивидуальным веществом. В отличие от этилацетата, метилацетат хорошо растворим в воде.

По описанным выше причинам, от рождения идеи до ее реализации прошло много времени. Наконец, выпала возможность начать эксперимент.

Взвесил в стеклянном бюксе 2 г нитроцеллюлозного пороха "Сокол", добавил 10 мл метилацетата. Растворитель окрасился в желтый цвет. Перемешал содержимое бюкса, закрыл стеклянной крышкой и оставил на ночь растворяться.

На следующий день появилась срочная бумажная работа, которая продолжалась больше недели. Когда выпало время продолжить эксперимент, обнаружил, что метилацетат испарился, поскольку крышка бюкса оказалось негерметивной. Внутри бюкса образовались твердые желтоватые комки. Необходимо было добавить новую порцию метилацетата, чтобы повторно растворить нитроцеллюлозу. После бумажной работы сильно болела голова, поэтому я не помнил, какой объем растворителя необходимо было использовать.

Прилил 20 мл метилацетата, что оказалось вдвое большим количеством, чем в прошлый раз. Решил, что избыточный растворитель не повредит. Более того, если завтра опять неожиданно появится организационная работа, то в этот раз метилацетат не успеет испариться.

[ Polymers, Monomers, Natural Polymers, Plastics, Natural products ]

Nitrocellulose - Discussion on the forum
Chemistry experiments: video, photos, description, discussion - Discussion on the forum
[Submit a Comment / Error Message - Отправить Комментарий / Сообщение об ошибке]