セルロイド（ニトロセルロース）と煙の関係について質問します。

Question

「学校が突然煙だらけになった！」

というお話が書きたくて、トリックを探してネットをうろちょろしておりました。

しかし、ガチな赤リン、白リン等の化学物質が学校で偶然燃えて・・
なんていうシュチュエーションがあるわけもなく困っていたところ、
偶然ピンポン玉で自作煙幕が作れるという動画を見ました。
確かにピンポン球が素材になって、無茶苦茶煙が出ていました。

「それなら学校にもいっぱいあるし、何かの拍子で・・って流れも作れるかも知れない！」

と、思ったのですが、ここで疑問が湧きました。
それは、

『どうして煙が出るの？』

という、疑問です。


インターネットで調べても『セルロイドが・・』とか『ニトロセルロースが・・』という程度の答えしか見つかりません。　そして、それが最大の謎です。
なぜなら、セルロイド、ニトロセルロースは無煙火薬の材料です。

『低温で発火して勢い良く燃えて、煙も燃えカスも出ない』

まさにその性質通り、直接ピンポン玉を燃やした動画を見ると
とんでもなく良く燃えているのですが、煙はあまり出ていません。



逆に、空き缶や、アルミホイルで包む等の密閉した容器にピンポン球を砕いて入れて火をつけると、
ものすごい勢いで煙が出る動画が山のように出てきました。
そのトリック（原理）が分からなくて使いたくてもお話のネタに使えません。

『偶然不良が吸っていたタバコが卓球部のピンポン球に引火した。』

これだと、ものすごい勢いで火災にはなりますが煙が出ないのです…

これは、『ある程度密閉した状態で炙る』事に意味があるのでしょうか？
それとも、『密閉に使用するアルミニウム』が関係するのでしょうか？


変な事には使いませんので分かる方、よろしくお願いしますm（＿　＿）ｍ

drmuraberg · Accepted Answer

セルロイドに火を付けると、ものすごく勢いよく燃え、灰は残りません。子供の頃、それで遊んだものです。鉛筆キャップにセルロイド片を
詰め、開いた端を潰し、火に入れると、ロケットに成ります。

煙は不完全燃焼の産物です。
動画の煙のポイントは次の点です。
１）ピンポン玉に更に細かく切ったセルロイドを入れる、又は切った
　　セルロイドを玉状にまとめている。⇒十分な量の燃焼材。
２）それをアルミホイルで包む。⇒空気の遮断。
３）ライターの炎でアルミ越しに熱されたセルロイドは、直ぐ発火し
　　その熱で隣のセルロイド片を発火させる。
４）上の現象がアルミホイル内で連鎖的に進むが、空気が遮断されて
　　いるために、不完全燃焼と成り、大量の煙が発生する。

可能なシナリオです。
ピンポン玉をブリキ缶に保管していた。
不良生徒が喫煙し、誰かが来たので慌てて煙草をその缶に投げ捨て、
蓋をした。

問題点：缶に満杯位のピンポン玉では、玉の周囲と玉内に十分な量の
空気が有る為に、爆発的に燃え、 蓋が飛ぶだけ。大量の煙は出ない。

燃焼材（セルロイド）と空気の比率を大きくする工夫が必要。

大山田花子 · Answer

セルロイドはニトロセルロースに樟脳などを混ぜて作った樹脂です。

ニトロセルロースは分子内に硝酸エステルをグルコース単位あたり
最大で3つまで含みます。
分子中の酸素数、炭素数、水素数を数えるとわかりますが、
最大限硝酸エステル化されたニトロセルロースでも
無酸素状態では完全燃焼できません。一酸化炭素が生じますし、
-ONO2基由来の窒素酸化物も生じます。
ただ、完全燃焼できなくても、ニトロセルロースのみであれば
煙も燃え残りも生じないと言えます。

一方でピンポン球の原料であるセルロイドは樟脳などの有機物を含むため、
燃焼時にはこの有機物も燃焼します。ただし樟脳にはニトロ基等はありません。
酸素が十分に供給される状態では樟脳も完全燃焼に近い形で
燃焼するため、煙はほとんど出ません。
しかし密閉に近い状態ではニトロセルロースの硝酸エステルだけでは
セルロース骨格と樟脳の両方を燃やしきることができません。
そのため、揮発した樟脳や樟脳の分解物が白煙となります。

セルロイド（ニトロセルロース）と煙の関係について質問します。

セルロイドに火を付けると、ものすごく勢いよく燃え、灰は残りません。

セルロイドはニトロセルロースに樟脳などを混ぜて作った樹脂です。

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