Nitroselulosa
Penggunaan dalam sejarah > Guncotton

Pada sekitar 1846, Christian Friedrich Schönbein, seorang ahli kimia dari Jerman-Swiss, membuat terobosan signifikan dalam pengembangan nitroselulosa. Ketika bekerja di dapur rumahnya di Basel, dia tidak sengaja menumpahkan campuran asam nitrat (HNO3) dan asam sulfat (H2SO4) di atas meja dapur. Untuk membersihkan tumpahan tersebut, ia menggunakan celemek katun yang ada di dekatnya, yang kemudian ia gantung di pintu kompor untuk dikeringkan. Hal yang mengejutkannya, celemek itu menyala begitu kering. Kejadian ini mendorong Schönbein untuk mengembangkan metode praktis untuk memproduksi nitroselulosa.
Metodenya melibatkan pencelupan satu bagian kapas halus ke dalam campuran asam sulfat dan asam nitrat dengan proporsi yang sama (15 bagian). Setelah dua menit, kapas dikeluarkan dan dibilas dengan air dingin untuk mengatur tingkat esterifikasi dan menghilangkan asam yang tersisa. Kapas kemudian dikeringkan secara perlahan pada suhu di bawah 40 °C. Formulasi Schönbein menjadi banyak digunakan dan ia berkolaborasi dengan Rudolf Christian Böttger, seorang profesor dari Frankfurt yang secara terpisah menemukan proses yang sama pada tahun yang sama.
John Hall & Son memperoleh hak paten untuk produksi guncotton pada 1846 dan mendirikan pabrik khusus di Marsh Works di Faversham, Kent, pada 1847. Namun, pada saat itu, proses pembuatannya belum dipahami dengan baik, dan tindakan pencegahan keselamatan yang diterapkan masih sangat minim. Tragisnya, pada Juli 1847, sebuah ledakan besar terjadi di pabrik tersebut, merenggut nyawa sekitar 20 orang pekerja. Sebagai akibat dari insiden ini, pabrik segera ditutup. Produksi guncotton terhenti selama lebih dari 15 tahun sampai dapat dikembangkan prosedur manufaktur yang lebih aman.
Frederick Augustus Abel, seorang ahli kimia Inggris, mengembangkan proses manufaktur pertama yang aman untuk guncotton, yang dipatenkan pada 1865. Dia membuat beberapa modifikasi utama pada proses tersebut. Waktu pencucian dan pengeringan nitroselulosa diperpanjang secara signifikan hingga 48 jam, dan prosesnya diulang delapan kali. Komposisi campuran asam juga diubah dengan rasio antara asam sulfat dengan asam nitrat (2 bagian : 1 bagian). Dengan menyesuaikan konsentrasi asam dan mengontrol suhu reaksi, proses nitrasi dapat dilakukan secara efektif. Nitroselulosa tetap larut dalam campuran etanol dan eter sampai konsentrasi nitrogen melebihi 12%. Ketika nitroselulosa dalam bentuk larutan, kadang-kadang disebut sebagai kolodion.
Guncotton dengan kandungan nitrogen melebihi 13% (dikenal sebagai nitroselulosa yang tidak larut), diproduksi dengan paparan lama pada asam yang panas dan pekat. Jenis guncotton khusus ini terutama digunakan sebagai bahan peledak atau untuk hulu ledak senjata bawah air, seperti ranjau laut dan torpedo. Pabrik mesiu Waltham Abbey Royal Gunpowder Mills berhasil membuat proses produksi yang aman dan berkelanjutan untuk guncotton pada 1860-an, yang mengarah pada pengadopsiannya secara luas sebagai bahan peledak utama untuk hulu ledak militer. Namun, potensinya membuatnya tidak cocok untuk digunakan sebagai propelan. Untuk mengatasi keterbatasan ini, maka dikembangkan campuran kolodion yang lebih stabil dan lebih lambat terbakar dengan menggunakan asam yang lebih pekat dan suhu yang lebih rendah. Formulasi yang dimodifikasi ini berfungsi sebagai bubuk tanpa asap untuk senjata api. Bubuk tanpa asap praktis pertama yang terbuat dari nitroselulosa, yang dirancang untuk senjata api dan amunisi artileri, ditemukan oleh ahli kimia Prancis Paul Vieille pada 1884.
Jules Verne mengungkapkan pandangan positif tentang kemajuan guncotton dan membuat referensi tentang hal itu dalam novelnya. Dia menggambarkan karakternya menggunakan senjata api yang memanfaatkan bahan peledak ini, menunjukkan kehadirannya dalam petualangan mereka. Dalam karyanya "From the Earth to the Moon", Verne menggambarkan guncotton digunakan untuk mendorong proyektil ke luar angkasa.
Pada awalnya, guncotton diproduksi dengan menggunakan kapas sebagai sumber selulosa, tetapi metode modern menggunakan selulosa yang diproses berasal dari bubur kayu. Meskipun guncotton memiliki risiko penyimpanan, bahaya ini dapat dikurangi dengan menjaganya agar tetap lembap dengan berbagai cairan, termasuk alkohol. Oleh karena itu, catatan sejarah dari awal abad ke-20 sering menyebut "guncotton basah" ketika membahas penggunaannya.
Karena daya ledaknya yang tinggi, guncotton sangat cocok untuk tujuan peledakan. Sebagai propelan untuk proyektil, guncotton menghasilkan sekitar enam kali lipat jumlah gas dibandingkan dengan volume bubuk hitam yang setara, sekaligus menghasilkan lebih sedikit asap dan menghasilkan lebih sedikit panas.
Selama Perang Saudara Amerika, peluru artileri yang diisi dengan guncotton digunakan secara luas, menandai konflik tersebut sebagai "perang modern pertama" yang sebagian disebabkan oleh penggunaan bahan ini. Ketika dikombinasikan dengan artileri yang diisi dengan peluru sungsang, peluru berdaya ledak tinggi ini berpotensi menimbulkan kerusakan yang lebih parah dibandingkan dengan peluru meriam padat tradisional yang digunakan pada peperangan sebelumnya.
Selama Perang Dunia I, pihak berwenang Inggris pada awalnya lambat dalam menerapkan granat, sehingga para prajurit di garis depan melakukan improvisasi. Mereka mengisi kaleng ransum dengan guncotton, potongan-potongan, dan sekering sederhana sebagai solusi alternatif.
Penyelidikan selanjutnya menyoroti pentingnya mencuci kapas yang telah diasamkan. Nitroselulosa yang tidak dicuci, juga dikenal sebagai piroselulosa, memiliki potensi untuk terbakar secara spontan dan meledak pada suhu kamar karena akumulasi asam yang tidak bereaksi yang disebabkan oleh penguapan air.