Приготвяне на целулоза. Целулозна формула

През целия си живот сме заобиколени от огромен брой предмети - картонени кутии, офсетова хартия, найлонови торбички, дрехи от вискоза, бамбукови кърпи и много други. Но малко хора знаят, че целулозата се използва активно в производството им. Какво е това наистина магическо вещество, без което почти никой модерен индустриално предприятие? В тази статия ще говорим за свойствата на целулозата, нейната употреба в различни полета, както и от какво се извлича и какво представлява химическа формула. Да започнем, може би, от самото начало.

Откриване на вещества

Формулата на целулозата е открита френски химикАнселм Пайен по време на експерименти за разделяне на дървото на неговите компоненти. След като го третира с азотна киселина, ученият открива, че по време на химическа реакцияобразува се влакнесто вещество, подобно на памука. След внимателен анализ на получения материал Пайен получава химическата формула на целулозата - C 6 H 10 O 5. Описание на процеса е публикувано през 1838 г., а веществото получава научното си наименование през 1839 г.

Дарове на природата

Вече е известно със сигурност, че почти всички меки части на растения и животни съдържат известно количество целулоза. Например, растенията се нуждаят от това вещество за нормален растеж и развитие или по-точно за създаването на мембраните на новообразуваните клетки. По състав принадлежи към полизахаридите.

В промишлеността, като правило, естествената целулоза се извлича от иглолистни и широколистни дървета - сухото дърво съдържа до 60% от това вещество, както и чрез преработка на памучни отпадъци, които съдържат около 90% целулоза.

Известно е, че ако дървата се нагряват във вакуум, тоест без достъп на въздух, ще термично разлаганецелулоза, което води до образуването на ацетон, метилов алкохол, вода, оцетна киселинаи дървени въглища.

Въпреки богатата флора на планетата, вече няма достатъчно гори, за да се произведе необходимото количество химически влакна за промишлеността - използването на целулоза е твърде широко. Затова все повече се извлича от слама, тръстика, царевични стъбла, бамбук и тръстика.

Синтетичната целулоза се произвежда от въглища, нефт, природен газ и шисти чрез различни технологични процеси.

От гората до работилниците

Нека да разгледаме извличането на техническа целулоза от дърво - това е сложен, интересен и продължителен процес. Първо, дървесината се довежда до производството, нарязва се на големи парчета и се отстранява кората.

След това почистените кюлчета се преработват на чипове и се сортират, след което се варят в луга. Получената целулоза се отделя от основата, след това се изсушава, нарязва и пакетира за изпращане.

Химия и физика

Какви химични и физични тайни се крият в свойствата на целулозата, освен че е полизахарид? На първо място, това вещество бяло. Запалва се лесно и гори добре. Разтваря се в сложни съединения на вода с хидроксиди на някои метали (мед, никел), с амини, както и в сярна и ортофосфорна киселина, концентриран разтвор на цинков хлорид.

Целулозата не се разтваря в наличните домакински разтворители и обикновена вода. Това се случва, защото дългите нишковидни молекули на това вещество са свързани в своеобразни снопове и са разположени успоредно една на друга. В допълнение, цялата тази „структура“ е подсилена от водородни връзки, поради което молекулите на слаб разтворител или вода просто не могат да проникнат вътре и да разрушат този силен сплит.

Най-тънките нишки, чиято дължина варира от 3 до 35 милиметра, свързани в снопове - така можете схематично да представите структурата на целулозата. Дългите влакна се използват в текстилната промишленост, късите влакна се използват в производството например на хартия и картон.

Целулозата не се топи и не се превръща в пара, но започва да се разлага при нагряване над 150 градуса по Целзий, отделяйки съединения с ниско молекулно тегло - водород, метан и въглероден оксид (въглероден окис). При температури от 350 o C и повече целулозата се овъглява.

Промяна към по-добро

Като това в химически символиописва целулоза, чиято структурна формула ясно показва полимерна молекула с дълга верига, състояща се от повтарящи се глюкозидни остатъци. Обърнете внимание на "n", което показва голям брой от тях.

Между другото, формулата за целулозата, извлечена от Анселм Пайен, претърпя някои промени. През 1934 г. английският органичен химик, лауреат Нобелова наградаУолтър Норман Хауърт изучава свойствата на нишестето, лактозата и други захари, включително целулозата. След като откри способността на това вещество да хидролизира, той направи корекции в изследванията на Payen и целулозната формула беше допълнена със стойността „n“, което показва наличието на гликозидни остатъци. включено в моментаизглежда така: (C 5 H 10 O 5) n.

Целулозни етери

Важно е целулозните молекули да съдържат хидроксилни групи, които могат да бъдат алкилирани и ацилирани, образувайки различни естери. Това е още един от най-важните свойстваче целулозата има. Структурна формуларазличните връзки може да изглеждат така:

Целулозните етери са прости или сложни. Простите са метил-, хидроксипропил-, карбоксиметил-, етил-, метилхидроксипропил- и цианоетилцелулоза. Комплексните са нитрати, сулфати и целулозни ацетати, както и ацетопропионати, ацетилфталилцелулоза и ацетобутирати. Всички тези етери се произвеждат в почти всички страни по света в стотици хиляди тонове годишно.

От фотографски филм до паста за зъби

за какво са те По правило целулозните етери се използват широко за производството на изкуствени влакна, различни пластмаси, всички видове филми (включително фотографски), лакове, бои, а също така се използват в военна индустрияза производство на твърдо ракетно гориво, бездимен барут и експлозиви.

В допълнение, целулозните етери са включени в гипсови и гипсо-циментови смеси, бои за тъкани, пасти за зъби, различни лепила, синтетични детергенти, парфюми и козметика. С една дума, ако формулата на целулозата не беше открита през 1838 г. модерни хоранямаше да има много от предимствата на цивилизацията.

Почти близнаци

Малко от тях обикновени хоразнае, че целулозата има един вид близнак. Формулата на целулозата и нишестето е идентична, но тези двете са напълно различни вещества. каква е разликата Въпреки факта, че и двете вещества са естествени полимери, степента на полимеризация на нишестето е много по-малка от тази на целулозата. И ако се задълбочите и сравните структурите на тези вещества, ще откриете, че целулозните макромолекули са подредени линейно и само в една посока, като по този начин образуват влакна, докато микрочастиците на нишестето изглеждат малко по-различно.

Области на приложение

Един от най-добрите визуални примери за практически чиста целулоза е обикновената медицинска вата. Както знаете, той се получава от внимателно пречистен памук.

Вторият, не по-малко използван целулозен продукт е хартията. Всъщност това е тънък слой целулозни влакна, внимателно пресовани и залепени.

Освен това от целулоза се произвежда вискозна тъкан, която под сръчните ръце на майстори, магическисе превръща в красиви дрехи, тапицерия за мека мебели различни декоративни драперии. Вискозата се използва и за производството на технически ремъци, филтри и въжета за гуми.

Да не забравяме и целофана, който се прави от вискоза. Трудно е да си представим супермаркети, магазини, отдели за опаковане на пощенски служби без него. Целофанът е навсякъде: в него са опаковани бонбони, в него са опаковани зърнени храни, хлебни изделия, както и таблети, чорапогащи и всякаква екипировка, варираща от мобилен телефони завършва с дистанционното управление дистанционно управлениеза телевизия.

Освен това в таблетките за отслабване е включена чиста микрокристална целулоза. Попадайки в стомаха, те набъбват и създават усещане за ситост. Количеството консумирана храна на ден значително намалява и съответно теглото пада.

Както можете да видите, откриването на целулозата предизвика истинска революция не само в химическа индустрия, но и в медицината.

Структура.

Молекулната формула на целулозата е (-C 6 H 10 O 5 -) n, като тази на нишестето. Целулозата също е естествен полимер. Неговата макромолекула се състои от множество остатъци от глюкозни молекули. Може да възникне въпросът: защо нишестето и целулозните вещества са еднакви молекулна формула– имат различни свойства?

Когато разглеждаме синтетичните полимери, вече разбрахме, че техните свойства зависят от броя на елементарните звена и тяхната структура. Същото важи и за естествените полимери. Оказва се, че степента на полимеризация на целулозата е много по-голяма от тази на нишестето. Освен това, чрез сравняване на структурите на тези естествени полимери, беше установено, че макромолекулите на целулозата, за разлика от нишестето, се състоят от остатъци от молекулата на b-глюкоза и имат само линейна структура. Макромолекулите на целулозата са разположени в една посока и образуват влакна (лен, памук, коноп).

Всеки остатък от глюкозна молекула съдържа три хидроксилни групи.

Физични свойства .

Целулозата е влакнесто вещество. Не се топи и не преминава в състояние на пара: при нагряване до приблизително 350 o C целулозата се разлага - овъглява се. Целулозата е неразтворима във вода или повечето други неорганични и органични разтворители.

Неспособността на целулозата да се разтваря във вода е неочаквано свойство за вещество, съдържащо три хидроксилни групи за всеки шест въглеродни атома. Добре известно е, че полихидроксилните съединения са лесно разтворими във вода. Неразтворимостта на целулозата се обяснява с факта, че нейните влакна са като "снопове" от успоредни нишковидни молекули, свързани с много водородни връзки, които се образуват в резултат на взаимодействието на хидроксилните групи. Разтворителят не може да проникне вътре в такъв „сноп“ и следователно молекулите не се отделят една от друга.

Разтворителят на целулозата е реактивът на Швайцер - разтвор на меден (II) хидроксид с амоняк, с който той едновременно взаимодейства. Концентрирани киселини(сярен, фосфорен) и концентриран разтвор на цинков хлорид също разтварят целулозата, но в този случай настъпва нейното частично разлагане (хидролиза), придружено от намаляване на молекулното тегло.

Химични свойства .

Химичните свойства на целулозата се определят главно от наличието на хидроксилни групи. Чрез действие с метален натрий е възможно да се получи целулозен алкоксид n. Под въздействието на концентрирани водни разтвориалкали, настъпва така наречената мерсеризация - частично образуване на целулозни алкохолати, водещи до набъбване на влакното и повишаване на неговата чувствителност към багрила. В резултат на окислението в макромолекулата на целулозата се появява определен брой карбонилни и карбоксилни групи. Под въздействието на силни окислители макромолекулата се разпада. Хидроксилните групи на целулозата са способни на алкилиране и ацилиране, давайки етери и естери.

Един от най характерни свойствацелулоза - способността да се подложи на хидролиза в присъствието на киселини за образуване на глюкоза. Подобно на нишестето, хидролизата на целулозата протича на етапи. В обобщение този процес може да се опише по следния начин:

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O H2SO4_ nC6H12O6

Тъй като целулозните молекули съдържат хидроксилни групи, тя се характеризира с реакции на естерификация. От тези практическо значениеимат реакции на целулоза с азотна киселинаи оцетен анхидрид.

Когато целулозата реагира с азотна киселина в присъствието на концентрирана сярна киселина, в зависимост от условията се образуват динитроцелулоза и тринитроцелулоза, които са естери:

Когато целулозата реагира с оцетен анхидрид (в присъствието на оцетна и сярна киселина), се получава триацетилцелулоза или диацетилцелулоза:

Пулпата изгаря. Това произвежда въглероден оксид (IV) и вода.

Когато дървесината се нагрява без достъп на въздух, целулозата и други вещества се разлагат. По този начин се получават дървени въглища, метан, метилов алкохол, оцетна киселина, ацетон и други продукти.

разписка.

Пример за почти чиста целулоза е памучната вата, получена от пречистен памук. По-голямата част от целулозата се изолира от дървесината, в която се съдържа заедно с други вещества. Най-разпространеният метод за производство на целулоза у нас е т. нар. сулфитен метод. Съгласно този метод натрошената дървесина в присъствието на разтвор на калциев хидросулфит Ca (HSO 3) 2 или натриев хидросулфит NaHSO 3 се нагрява в автоклави при налягане 0,5–0,6 MPa и температура 150 o C. В този случай , всички други вещества се разрушават и сравнително се освобождава целулоза чиста форма. Измива се с вода, изсушава се и се изпраща за по-нататъшна обработка, предимноза производство на хартия.

Приложение.

Целулозата се използва от хората от много древни времена. Първоначално дървесината се използва като гориво и строителен материал; тогава памукът, ленът и други влакна започват да се използват като текстилни суровини. Първите индустриални методи за химическа обработка на дървесина възникват във връзка с развитието на хартиената промишленост.

Хартията е тънък слой от влакнести влакна, компресирани и залепени, за да създадат механична здравина, гладка повърхност и да предотвратят разтичането на мастилото. Първоначално за производството на хартия са използвани растителни материали, от които е възможно да се получат необходимите влакна чисто механично, използвани са също оризови стъбла (така наречената оризова хартия), памук и износени тъкани. Въпреки това, с развитието на печата изброени източнициНямаше достатъчно суровини, за да отговори на нарастващото търсене на хартия. Особено много хартия се изразходва за печат на вестници, а въпросът за качеството (белота, здравина, издръжливост) за вестникарската хартия няма значение. Знаейки, че дървото е приблизително 50% влакна, те започнаха да добавят смляно дърво към хартиената маса. Такава хартия е крехка и бързо пожълтява (особено на светлина).

За подобряване на качеството на дървесните добавки към хартиената маса, различни начинихимическа обработка на дървесината, което позволява да се получи от нея повече или по-малко чиста целулоза, освободена от съпътстващи вещества - лигнин, смоли и др. Предложени са няколко метода за изолиране на целулоза, от които ще разгледаме сулфитния метод.

Според сулфитния метод натрошената дървесина се „готви“ под налягане с калциев хидросулфит. В този случай съпътстващите вещества се разтварят и освободената от примеси целулоза се отделя чрез филтриране. Получените сулфитни течности са отпадъци при производството на хартия. Въпреки това, поради факта, че съдържат, заедно с други вещества, монозахариди, способни на ферментация, те се използват като суровина за производството етилов алкохол(т.нар. хидролитичен алкохол).

Целулозата се използва не само като суровина в производството на хартия, но се използва и за по-нататъшна химическа обработка. Най-висока стойностимат целулозни етери и естери. Така, когато целулозата се третира със смес от азотна и сярна киселина, се получават целулозни нитрати. Всички те са запалими и експлозивни. Максимален бройостатъците от азотна киселина, които могат да бъдат въведени в целулозата, са равни на три за всяка глюкозна единица:

Н HNO3_п

Продуктът от пълната естерификация - целулозен тринитрат (тринитроцелулоза) - трябва да съдържа 14,1% азот в съответствие с формулата. На практика се получава продукт с малко по-ниско съдържание на азот (12,5/13,5%), известен в областта като пирокселин. Когато се третира с етер, пироксилинът се желатинизира; след като разтворителят се изпари, остава компактна маса. Ситно нарязани парчета от тази маса са бездимен прах.

Продуктите на нитриране, съдържащи около 10% азот, съответстват по състав на целулозен динитрат: в технологията такъв продукт е известен като колоксилин. При излагане на смес от алкохол и етер се образува вискозен разтвор, така нареченият колодий, използван в медицината. Ако добавите камфор към такъв разтвор (0,4 части камфор на 1 част колоксилин) и изпарите разтворителя, ще останете с прозрачен гъвкав филм - целулоид. В исторически план това е първото известен типпластмаси. От миналия век целулоидът се използва широко като удобен термопластичен материал за производството на много продукти (играчки, галантерия и др.). Особено важно е използването на целулоид при производството на филмови и нитролакове. Сериозен недостатък на този материал е неговата запалимост, така че целулоидът сега все повече се заменя с други материали, по-специално целулозни ацетати.

Ежедневни предмети, които са ни станали познати и се намират навсякъде в нашия ежедневието, би било невъзможно да си представим без използването на продуктите органична химия. Много преди Анселм Пей, в резултат на което той успя да открие и опише полизахарид през 1838 г., който получи "целулоза" (производно на френската целулоза и латинското cellula, което означава "клетка, клетка"), собствеността от това вещество се използва активно в производството на най-незаменимите неща.

Разширяването на знанията за целулозата доведе до появата на голямо разнообразие от неща, направени от нея. Различни видове хартия, картон, детайли от пластмаса и изкуствена вискоза, медно-амоняк), полимерни фолиа, емайллакове и лакове, перилни препарати, хранителни добавки (E460) и дори бездимен барут са продукти от производството и преработката на целулоза.

В чистата си форма целулозата е бяла твърдос доста атрактивни свойства, проявява висока устойчивост на различни химически и физически влияния.

Природата е избрала целулозата (фибрите) за основен градивен материал. IN флоратой формира основата за дървета и други висши растения. В природата целулозата се намира в най-чистата си форма във власинките на памуковите семена.

Уникални свойствана това вещество се определят от първоначалната му структура. Формулата на целулозата има общ вход(C6 H10 O5)n, от който виждаме изразена полимерна структура. β-глюкозният остатък, който се повтаря огромен брой пъти и има по-разширена форма като -[C6 H7 O2 (OH)3]-, се комбинира в дълга линейна молекула.

Молекулната формула на целулозата определя нейната уникалност химични свойстваиздържат на ефектите агресивни среди. Целулозата също е силно устойчива на топлина; дори при 200 градуса по Целзий веществото запазва структурата си и не се разпада. Самозапалване настъпва при температура 420°C.

Целулозата е не по-малко привлекателна с физическите си свойства. целулоза под формата на дълги нишки, съдържащи от 300 до 10 000 глюкозни остатъци без странични разклонения, до голяма степен определя високата стабилност на това вещество. Формулата на глюкозата показва колко дават на целулозните влакна не само голяма механична якост, но и висока еластичност. Резултат от аналитична обработка на комплекта химически опитии изследването беше създаването на модел на целулозната макромолекула. Това е твърда спирала със стъпка от 2-3 елементарни единици, която е стабилизирана от вътрешномолекулни водородни връзки.

Не формулата на целулозата, а степента на нейната полимеризация е основната характеристика на много вещества. Така че в непреработения памук броят на глюкозидните остатъци достига 2500-3000, в пречистения памук - от 900 до 1000, пречистената дървесна маса има показател 800-1000, в регенеративната целулоза техният брой е намален до 200-400, а в индустриалната целулоза ацетат варира от 150 до 270 „връзки“ в молекула.

Продуктът, използван за получаване на целулоза, е основно дърво. Основен процеспроизводството включва готвене на дървесен чипс с различни химически реактиви, последвано от почистване, сушене и рязане на крайния продукт.

Последващата обработка на целулозата дава възможност за получаване на разнообразни материали със зададени физични и химични свойства, позволяващи производството на най-много различни продукти, без които живот модерен човектрудно е да си представим. Уникалната формула на целулозата, коригирана чрез химическа и физическа обработка, стана основа за производството на материали, които нямат аналози в природата, което им позволи да бъдат широко използвани в химическата промишленост, медицината и други отрасли на човешката дейност.

Целулозата е естествен полимерглюкоза (а именно остатъци от бета-глюкоза) растителен произходс линейна молекулна структура. Целулозата се нарича и фибри по друг начин. Този полимер съдържа повече от петдесет процента от въглерода, открит в растенията. Целулозата е на първо място сред органичните съединения на нашата планета.

Чистата целулоза е памучни влакна (до деветдесет и осем процента) или ленени влакна (до осемдесет и пет процента). Дървесината съдържа до петдесет процента целулоза, а сламата съдържа тридесет процента целулоза. Има го много в конопа.

Целулозата е бяла. Сярна киселинаОцветява го в синьо, а йодът го оцветява в кафяво. Целулозата е твърда и влакнеста, без вкус и мирис, не се срутва при температура от двеста градуса по Целзий, но се запалва при температура от двеста седемдесет и пет градуса по Целзий (т.е. тя е запалимо вещество) и при нагряване до триста шестдесет градуса по Целзий се овъглява. Не може да се разтвори във вода, но може да се разтвори в разтвор на амоняк и меден хидроксид. Влакното е много здрав и еластичен материал.

Значението на целулозата за живите организми

Целулозата е полизахарид въглехидрат.

В живия организъм функциите на въглехидратите са следните:

Функцията на структурата и опората, тъй като въглехидратите участват в изграждането на поддържащите структури, а целулозата е основен компонентструктурата на растителните клетъчни стени.
Защитна функция, характерна за растенията (бодли или тръни). Такива образувания върху растенията се състоят от стените на мъртви растителни клетки.
Пластична функция (друго име е анаболна функция), тъй като въглехидратите са компоненти на сложни молекулни структури.
Функцията за осигуряване на енергия, тъй като въглехидратите са източник на енергия за живите организми.
Функция за съхранение, тъй като живите организми съхраняват въглехидратите в тъканите си като хранителни вещества.
Осмотична функция, тъй като въглехидратите участват в регулирането на осмотичното налягане вътре в живия организъм (например кръвта съдържа от сто милиграма до сто и десет милиграма глюкоза, а кръвното осмотично налягане зависи от концентрацията на този въглехидрат в кръвта). Осмозният транспорт доставя хранителни вещества във високи стволове на дървета, тъй като капилярният транспорт в този случай е неефективен.
Функцията на рецепторите, тъй като някои въглехидрати са част от рецептивната част на клетъчните рецептори (молекули на клетъчната повърхност или молекули, които са разтворени в клетъчна цитоплазма). Рецепторът реагира по специален начин на връзка с определен химическа молекула, който предава външен сигнал и предава този сигнал в самата клетка.

Биологичната роля на целулозата е:

Фибрите са ключови структурна част клетъчна мембранарастения. Образува се в резултат на фотосинтеза. Растителната целулоза е храна за тревопасни животни (например преживни); в телата им фибрите се разграждат с помощта на ензима целулаза. Среща се доста рядко, така че целулозата в чист вид не се консумира в човешката храна.
Фибрите в храната дават на човек усещане за ситост и подобряват подвижността (перисталтиката) на червата му. Целулозата е способна да свързва течност (до нула точка четири грама течност на грам целулоза). В дебелото черво се метаболизира от бактерии. Влакното се заварява без участието на кислород (има само един анаеробен процес в тялото). Резултатът от храносмилането е образуването на чревни газове и летене мастни киселини. повечеТези киселини се абсорбират от кръвта и се използват като енергия за тялото. А количеството неусвоени киселини и чревните газове увеличават обема на изпражненията и ускоряват навлизането им в ректума. Също така енергията на тези киселини се използва за увеличаване на количеството на полезната микрофлора в дебелото черво и поддържане на нейния живот там. Когато количеството диетични фибри в храната се увеличи, количеството на полезните хранителни вещества също се увеличава. чревни бактерииподобрява се синтеза на витаминни вещества.
Ако добавите към храната тридесет до четиридесет и пет грама трици (съдържащи фибри), произведени от пшеница, тогава изпражненията се увеличават от седемдесет и девет грама на двеста двадесет и осем грама на ден, а периодът на тяхното движение се намалява от петдесет -осем часа до четиридесет часа. Когато редовно се добавят фибри към храната, изпражненията стават по-меки, което помага за предотвратяване на запек и хемороиди.
Когато в храната има много фибри (например трици), тогава тялото здрав човек, а тялото на пациент с диабет тип 1 става по-устойчиво на глюкоза.
Фибрите, като четка, премахват мръсните отлагания от стените на червата и абсорбират токсични вещества, отнема холестерола и го премахва целия от тялото естествено. Лекарите са стигнали до извода, че хората, които ядат ръжен хляб и трици, по-рядко страдат от рак на дебелото черво.

Най-много фибри има в триците от пшеница и ръж, в хляба от едро смляно брашно, в хляба от протеини и трици, в сушените плодове, морковите, зърнените култури и цвеклото.

Приложения на целулоза

Хората вече използват целулоза за дълго време. На първо място, дървесният материал е използван като гориво и дъски за строителството. Тогава памучните, ленените и конопените влакна са били използвани за направата на различни тъкани. За първи път в промишлеността започна да се практикува химическа обработка на дървен материал поради развитието на производството на хартиени продукти.

В момента целулозата се използва в различни индустриални зони. И именно за промишлени нужди се получава главно от дървесни суровини. Целулозата се използва в производството на целулоза и хартиени продукти, в производството на различни тъкани, в медицината, в производството на лакове, в производството на органично стъкло и в други области на индустрията.

Нека разгледаме приложението му по-подробно

Коприненият ацетат се получава от целулоза и нейните естери, неестествени влакна и филм от целулозен ацетат, който не гори. Бездимният барут се произвежда от пироксилин. Целулозата се използва за направата на дебел медицински филм (колодий) и целулоид (пластмаса) за играчки, филми и фотоленти. Те правят конци, въжета, памучна вата, различни видовекартон, строителен материал за корабостроене и жилищно строителство. Освен това получават глюкоза (за медицински цели) и етилов алкохол. Целулозата се използва както като суровина, така и като вещество за химическа обработка.

За производството на хартия е необходима много глюкоза. Хартията е тънък влакнест слой от целулоза, който е оразмерен и пресован с помощта на специално оборудване, за да се получи тънка, плътна, гладка повърхност на хартиения продукт (мастилото не трябва да кърви върху него). Първоначално за производството на хартия се използваха само материали от растителен произход, необходимите влакна бяха извлечени от нея механично (оризови стъбла, памук, парцали).

Но книгопечатането се развива с много бързи темпове, започват да се издават и вестници, така че произведената по този начин хартия вече не е достатъчна. Хората открили, че дървото съдържа много влакна, така че започнали да добавят смлени дървесни суровини към растителната маса, от която се произвежда хартия. Но тази хартия бързо се скъса и пожълтя за много дълго време. кратко време, особено при продължително излагане на светлина.

Затова те започнаха да се развиват различни методиобработка на дървен материал химикали, които дават възможност да се изолират от него пречистени различни примесицелулоза

За да се получи целулоза, дървесният чипс се вари в разтвор на реагенти (киселина или основа) за дълго време, след което получената течност се пречиства. Така се получава чиста целулоза.

Киселинните реагенти включват сярна киселина; тя се използва за производство на целулоза от дърво с малко количество смола.

Алкалните реагенти включват:

содовите реагенти осигуряват производството на целулоза от твърда дървесина и едногодишни (такава целулоза е доста скъпа);
сулфатни реагенти, от които най-често срещаният е натриевият сулфат (основата за производството на бяла луга и вече се използва като реагент за производството на целулоза от всякакви растения).

След всички производствени етапи хартията се използва за производството на опаковки, книги и канцеларски материали.

От всичко казано по-горе можем да заключим, че целулозата (фибрите) има важна почистваща и лечебна стойност за човешките черва и се използва в много области на индустрията.

Сложен въглехидрат от групата на полизахаридите, който е част от клетъчната стена на растенията, се нарича целулоза или фибри. Веществото е открито през 1838 г. от френския химик Анселме Пайен. Формулата на целулозата е (C 6 H 10 O 5) n.

Структура

Въпреки общите характеристики, целулозата се различава от друг растителен полизахарид - нишестето. Молекулата на целулозата е дълга, изключително неразклонена верига от захариди. За разлика от нишестето, което се състои от α-глюкозни остатъци, то включва много β-глюкозни остатъци, свързани един с друг.

Благодарение на плътната линейна структура на молекулите, те образуват влакна.

ориз. 1. Строежът на целулозната молекула.

Целулозата има по-голяма степенполимеризация от нишестето.

разписка

В промишлени условия целулозата се изварява от дървесина (чипс). За тази цел се използват киселинни или алкални реагенти. Например натриев хидросулфит, натриев хидроксид, луга.

В резултат на варенето се образува целулоза с примес органични съединения. За да го почистите, използвайте алкален разтвор.

Физични свойства

Фибрите са безвкусно, бяло, твърдо влакнесто вещество. Целулозата е слабо разтворима във вода и органични разтворители. Разтваря се в реактив на Швайцер - разтвор на амонякмеден (II) хидроксид.

Основен физически свойства:

разрушава се при 200°C;
гори при 275°C;
самозапалва се при 420°C;
топи се при 467°C.

В природата целулозата се среща в растенията. Образува се по време на фотосинтезата и изпълнява структурна функция в растенията. Е хранителна добавка E460.

ориз. 2. Растителна клетъчна стена.

Химични свойства

Благодарение на наличието на три хидроксилни групи в един захарид, фибрите проявяват свойствата многовалентни алкохолии е способен да влиза в реакции на естерификация, за да се образува естери. Когато се разлага без кислород, той се разлага на въглен, вода и летливи органични съединения.

Основните химични свойства на влакната са представени в таблицата.

*реакция*	*Описание*	*Уравнение*
Хидролиза	Възниква при нагряване в кисела среда с образуване на глюкоза	(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O (t°, H 2 SO 4) → nC 6 H 12 O 6
С оцетен анхидрид	Образуване на триацетилцелулоза в присъствието на сярна и оцетна киселина	(C 6 H 10 O 5) n + 3nCH 3 COOH (H 2 SO 4) → (C 6 H 7 O 2 (OCOCH 3) 3) n + 3nH 2 O
Нитриране	Реагира с концентрирана азотна киселина при нормална температура. Образува се естер - целулозен тринитрат или пироксилин, използван за направата на бездимен барут	(C 6 H 10 O 5) n + nHNO 3 (H 2 SO 4) → n
	Настъпва пълно окисляване на въглероден диоксиди вода	(C 6 H 10 O 5) n + 6nO 2 (t°) → 6nCO 2 + 5nH 2 O

ориз. 3. Пироксилин.

Целулозата се използва главно за производство на хартия, както и за производство на естери, алкохоли и глюкоза.

Какво научихме?

Целулозата или фибрите са полимери от класа на въглехидратите, състоящ се от β-глюкозни остатъци. Включен в завода клетъчни стени. Това е бяло вещество без вкус, което образува влакна, които са слабо разтворими във вода и органични разтворители. Целулозата се изолира от дървесината чрез варене. Съединението претърпява реакции на естерификация и хидролиза и може да се разложи в отсъствието на въздух. При пълно разгражданеобразува вода и въглероден диоксид.