Pulp melding. Cellulose formel

Cellulose er et derivat av to naturlige stoffer: tre og bomull. I planter utfører det viktig funksjon, gir dem fleksibilitet og styrke.

Hvor finnes stoffet?

Cellulose er et naturlig stoff. Planter er i stand til å produsere det på egen hånd. Inneholder: hydrogen, oksygen, karbon.

Planter produserer sukker når de utsettes for solstråler, den behandles av celler og gjør at fibrene tåler høy vindbelastning. Cellulose er et stoff som er involvert i prosessen med fotosyntese. Hvis du drysser sukkervann på et snitt av ferskt treverk, vil væsken raskt bli absorbert.

Celluloseproduksjonen begynner. Denne naturlige metoden for å oppnå det er tatt som grunnlag for produksjon av bomullsstoff i industriell skala. Det finnes flere metoder for å oppnå masse av varierende kvalitet.

Fremstillingsmetode nr. 1

Cellulose produseres naturlig metode- fra bomullsfrø. Hår samles opp av automatiserte mekanismer, men det er påkrevd en lang periode dyrke en plante. Stoff produsert på denne måten regnes som det reneste.

Cellulose kan fås raskere fra trefibre. Men med denne metoden er kvaliteten mye dårligere. Dette materialet er kun egnet for produksjon av ikke-fiberplast, cellofan. Kunstige fibre kan også produseres av slikt materiale.

Naturlig kvittering

Produksjonen av cellulose fra bomullsfrø begynner med separering av lange fibre. Dette materialet brukes til å lage bomullsstoff. Små deler, mindre enn 1,5 cm, kalles

De er egnet for produksjon av cellulose. De sammensatte delene varmes opp under høyt trykk. Varigheten av prosessen kan være opptil 6 timer. Før oppvarming av materialet tilsettes natriumhydroksid til det.

Det resulterende stoffet må vaskes. Til dette formål brukes klor, som også bleker. Cellulosesammensetningen med denne metoden er den reneste (99%).

Fremstillingsmetode nr. 2 fra tre

For å oppnå 80-97% cellulose brukes bartreflis, kjemiske substanser. Hele massen blandes og utsettes for temperaturbehandling. Som et resultat av matlaging frigjøres det nødvendige stoffet.

Kalsiumbisulfitt, svoveldioksid og tremasse blandes. Cellulose i den resulterende blandingen er ikke mer enn 50%. Som et resultat av reaksjonen oppløses hydrokarboner og ligniner i væsken. Hardt materiale går gjennom rensestadiet.

Resultatet er en masse som minner om papir av lav kvalitet. Dette materialet tjener som grunnlag for fremstilling av stoffer:

  • Etere.
  • Cellofan.
  • Viskosefiber.

Hva produseres av verdifullt materiale?

Den er fibrøs, noe som gjør at den kan brukes til å lage klær. Bomullsmateriale er et 99,8 % naturlig produkt oppnådd ved bruk av den naturlige metoden beskrevet ovenfor. Det kan også brukes til å lage eksplosiver som et resultat kjemisk reaksjon. Cellulose er aktiv når det påføres syrer.

Egenskapene til cellulose er anvendelige for produksjon av tekstiler. Så, kunstige fibre er laget av det, som minner om naturlige stoffer i utseende og berøring:

  • viskose og;
  • kunstig pels;
  • kobber-ammoniakk silke.

Hovedsakelig laget av trecellulose:

  • lakk;
  • fotografisk film;
  • papirprodukter;
  • plast;
  • svamper for oppvask;
  • røykfritt pulver.

Som et resultat av en kjemisk reaksjon fra cellulose oppnås følgende:

  • trinitrocellulose;
  • dinitrofiber;
  • glukose;
  • flytende drivstoff.

Cellulose kan også brukes i mat. Noen planter (selleri, salat, kli) inneholder fibrene. Det fungerer også som et materiale for produksjon av stivelse. De har allerede lært hvordan man lager tynne tråder av det - kunstig edderkoppnett er veldig sterkt og strekker seg ikke.

Den kjemiske formelen til cellulose er C6H10O5. Er et polysakkarid. Den er laget av:

  • medisinsk bomull;
  • bandasjer;
  • tamponger;
  • papp, sponplater;
  • mattilsetning E460.

Fordeler med stoffet

Cellulose tåler høye temperaturer opptil 200 grader. Molekylene blir ikke ødelagt, noe som gjør det mulig å lage gjenbrukbare plastfat av det. Samtidig bevares en viktig kvalitet - elastisitet.

Cellulose tåler langvarig eksponering for syrer. Absolutt uløselig i vann. Ikke fordøyelig Menneskekroppen, brukes som sorbent.

Mikrokrystallinsk cellulose brukes i alternativ medisin som et medikament for å rense fordøyelsessystemet. Pulveraktig stoff fungerer som et tilsetningsstoff for å redusere kaloriinnholdet i konsumerte retter. Dette bidrar til å fjerne giftstoffer, redusere blodsukkeret og kolesterolet.

Fremstillingsmetode nr. 3 - industriell

På produksjonssteder tilberedes cellulose ved innkoking ulike miljøer. Materialet som brukes - tretypen - avhenger av typen reagens:

  • Harpiksholdige bergarter.
  • Løvtrær.
  • Planter.

Det finnes flere typer matlagingsreagenser:

  • Ellers omtales metoden som sulfitt. Løsningen som brukes er et salt av svovelsyre eller dens flytende blanding. I dette produksjonsalternativet er cellulose isolert fra bartrær. Gran og gran behandles godt.
  • Metoden med alkalisk medium eller brus er basert på bruk av natriumhydroksid. Løsningen skiller effektivt cellulose fra plantefibre (maisstilker) og trær (hovedsakelig løvtrær).
  • Samtidig bruk av natriumhydroksid og natriumsulfid brukes i sulfatmetoden. Det er mye brukt i produksjon av hvitlutssulfid. Teknologi er ganske negativt for omkringliggende natur på grunn av de resulterende kjemiske reaksjonene fra tredjeparter.

Den siste metoden er den vanligste på grunn av dens allsidighet: cellulose kan fås fra nesten alle tre. Renheten i materialet er imidlertid ikke helt høy etter én koking. Urenheter fjernes ved ytterligere reaksjoner:

  • hemicelluloser fjernes med alkaliske løsninger;
  • lignin makromolekyler og produktene av deres ødeleggelse fjernes med klor etterfulgt av behandling med alkali.

Den ernæringsmessige verdien

Stivelse og cellulose har en lignende struktur. Som et resultat av eksperimenter var det mulig å få et produkt fra uspiselige fibre. En person trenger det konstant. Maten som konsumeres består av mer enn 20 % stivelse.

Forskere har klart å få stoffet amylose fra cellulose, som har en positiv effekt på tilstanden til menneskekroppen. Samtidig frigjøres glukose under reaksjonen. Resultatet er en avfallsfri produksjon – det siste stoffet sendes til produksjon av etanol. Amylose fungerer også som et middel for å forhindre fedme.

Som et resultat av reaksjonen forblir cellulosen i fast tilstand, og legger seg til bunnen av karet. De resterende komponentene fjernes ved hjelp av magnetiske nanopartikler eller oppløses og fjernes med væsken.

Typer stoff på salg

Leverandører tilbyr masse annen kvalitet til rimelige priser. Vi viser hovedtyper av materiale:

  • Sulfatcellulose er hvit i fargen, produsert av to typer tre: bartrær og løvtrær. Det er ubleket materiale som brukes i emballasjemateriale, papir av lav kvalitet til isolasjon og andre formål.
  • Sulfitt er også tilgjengelig i hvitt, laget av bartrær.
  • Det hvite pulvermaterialet er egnet for produksjon av medisinske stoffer.
  • Førsteklasses masse produseres ved bleking uten klor. Bartrær brukes som råstoff. Tremasse består av en kombinasjon av gran og furuflis i forholdet 20/80 %. Renheten til det resulterende materialet er høyest. Den er egnet for produksjon av sterile materialer som brukes i medisin.

For å velge en passende cellulose brukes standardkriterier: materialrenhet, strekkfasthet, fiberlengde, rivebestandighetsindeks. Også kvantifisert kjemisk tilstand eller aggressiviteten til vannekstraktmiljøet og fuktigheten. For cellulose levert i form av bleket masse, gjelder andre indikatorer: spesifikt volum, lyshet, slipestørrelse, strekkstyrke, renhetsgrad.

En viktig indikator for massen av cellulose er rivemotstandsindeksen. Formålet med materialene som produseres avhenger av det. Ta hensyn til råmaterialet som brukes og fuktighet. Nivået av tjære og fett er også viktig. Pulveruniformitet er viktig for visse prosesser. For lignende formål vurderes viskositeten og trykkfastheten til materialet i form av ark.

Hele livet er vi omgitt av et stort antall gjenstander - pappesker, offsetpapir, plastposer, viskoseklær, bambushåndklær og mye mer. Men få mennesker vet at cellulose brukes aktivt i deres produksjon. Hva er dette virkelig magiske stoffet, uten som nesten ingen moderne industribedrift? I denne artikkelen vil vi snakke om egenskapene til cellulose, dens bruk i ulike felt, samt hva det er hentet fra, og hva det er kjemisk formel. La oss starte, kanskje, fra begynnelsen.

Stoffdeteksjon

Formelen for cellulose ble oppdaget av den franske kjemikeren Anselme Payen under eksperimenter med å separere tre i dets komponenter. Etter å ha behandlet det med salpetersyre, oppdaget forskeren at det under den kjemiske reaksjonen ble dannet et fibrøst stoff som ligner på bomull. Etter nøye analyse av det resulterende materialet, oppnådde Payen den kjemiske formelen for cellulose - C 6 H 10 O 5. En beskrivelse av prosessen ble publisert i 1838, og stoffet fikk sitt vitenskapelige navn i 1839.

Naturens gaver

Det er nå kjent med sikkerhet at nesten alle myke deler av planter og dyr inneholder en viss mengde cellulose. For eksempel trenger planter dette stoffet for normal vekst og utvikling, eller mer presist, for å lage membranene til nydannede celler. I sammensetningen tilhører det polysakkarider.

I industrien utvinnes som regel naturlig cellulose fra bartrær og løvtrær - tørt tre inneholder opptil 60% av dette stoffet, samt ved å behandle bomullsavfall, som inneholder omtrent 90% cellulose.

Det er kjent at hvis tre varmes opp i et vakuum, det vil si uten tilgang til luft, oppstår termisk nedbrytning av cellulose, noe som resulterer i dannelse av aceton, metylalkohol, vann, eddiksyre og trekull.

Til tross for klodens rike flora er det ikke lenger nok skog til å produsere mengden kjemiske fibre som kreves for industrien – bruken av cellulose er for omfattende. Derfor utvinnes den i økende grad fra halm, siv, maisstilker, bambus og siv.

Syntetisk cellulose produseres av kull, olje, naturgass og skifer ved hjelp av ulike teknologiske prosesser.

Fra skogen til verkstedene

La oss se på utvinning av teknisk cellulose fra tre - dette er en kompleks, interessant og langvarig prosess. Først av alt bringes tre til produksjon, kuttes i store fragmenter og barken fjernes.

De rensede barene bearbeides deretter til flis og sorteres, hvoretter de kokes i lut. Den resulterende cellulosen separeres fra alkalien, tørkes, kuttes og pakkes for forsendelse.

Kjemi og fysikk

Hvilke kjemiske og fysiske hemmeligheter er skjult i egenskapene til cellulose i tillegg til at det er et polysakkarid? Først av alt er det et hvitt stoff. Den antennes lett og brenner godt. Det oppløses i komplekse forbindelser av vann med hydroksider av visse metaller (kobber, nikkel), med aminer, samt i svovelsyre og ortofosforsyre, en konsentrert løsning av sinkklorid.

Cellulose løses ikke opp i tilgjengelige husholdningsløsninger og vanlig vann. Dette skjer fordi de lange trådlignende molekylene til dette stoffet er forbundet i særegne bunter og er plassert parallelt med hverandre. I tillegg er hele denne "strukturen" styrket av hydrogenbindinger, og det er grunnen til at molekyler av et svakt løsningsmiddel eller vann rett og slett ikke kan trenge inn i og ødelegge denne sterke plexus.

De tynneste trådene, hvis lengde varierer fra 3 til 35 millimeter, koblet til bunter - slik kan du skjematisk representere strukturen til cellulose. Lange fibre brukes i tekstilindustrien, korte fibre brukes i produksjon av for eksempel papir og papp.

Cellulose smelter ikke eller blir til damp, men den begynner å dekomponere når den varmes opp over 150 grader Celsius, og frigjør forbindelser med lav molekylvekt - hydrogen, metan og karbonmonoksid (karbonmonoksid). Ved temperaturer på 350 o C og over blir cellulose forkullet.

Endre til det bedre

Slik beskriver kjemiske symboler cellulose, hvis strukturformel tydelig viser et langkjedet polymermolekyl bestående av repeterende glukosidrester. Legg merke til "n" som indikerer et stort antall av dem.

For øvrig har formelen for cellulose, utledet av Anselm Payen, gjennomgått noen endringer. I 1934, den engelske organiske kjemikeren, prisvinner Nobel pris Walter Norman Haworth studerte egenskapene til stivelse, laktose og andre sukkerarter, inkludert cellulose. Etter å ha oppdaget evnen til dette stoffet til å hydrolysere, gjorde han sine egne justeringer av Payens forskning, og celluloseformelen ble supplert med verdien "n", som indikerer tilstedeværelsen av glykosidrester. På dette øyeblikket det ser slik ut: (C 5 H 10 O 5) n.

Celluloseetere

Det er viktig at cellulosemolekyler inneholder hydroksylgrupper, som kan alkyleres og acyleres, og danner ulike estere. Dette er en annen av de viktigste egenskapene som cellulose har. Strukturformelen til forskjellige forbindelser kan se slik ut:

Celluloseetere er enten enkle eller komplekse. Enkle er metyl-, hydroksypropyl-, karboksymetyl-, etyl-, metylhydroksypropyl- og cyanoetylcellulose. Komplekse er nitrater, sulfater og celluloseacetater, samt acetopropionater, acetylftalylcellulose og acetobutyrater. Alle disse eterne produseres i nesten alle land i verden i hundretusenvis av tonn per år.

Fra fotografisk film til tannkrem

Hva er de for? Som regel er celluloseetere mye brukt til produksjon av kunstige fibre, forskjellige plaster, alle typer filmer (inkludert fotografiske), lakk, maling, og brukes også i militærindustrien for produksjon av fast rakettbrensel, røykfritt pulver og eksplosiver.

I tillegg inngår celluloseetere i gips- og gips-sementblandinger, tekstilfarger, tannkremer, diverse lim, syntetiske vaskemidler, parfymer og kosmetikk. Med et ord, hvis celluloseformelen ikke hadde blitt oppdaget tilbake i 1838, moderne mennesker ville ikke ha mange av fordelene med sivilisasjonen.

Nesten tvillinger

Få av dem vanlige folk vet at cellulose har en slags tvilling. Formelen for cellulose og stivelse er identisk, men disse to er helt forskjellige stoffer. Hva er forskjellen? Til tross for at begge disse stoffene er naturlige polymerer, er polymeriseringsgraden av stivelse mye mindre enn for cellulose. Og hvis du fordyper deg videre og sammenligner strukturene til disse stoffene, vil du finne at cellulosemakromolekyler er ordnet lineært og bare i én retning, og danner dermed fibre, mens stivelsesmikropartikler ser litt annerledes ut.

Bruksområder

Et av de beste visuelle eksemplene på praktisk talt ren cellulose er vanlig medisinsk bomullsull. Som du vet, er det hentet fra nøye renset bomull.

Det andre, ikke mindre brukte celluloseproduktet er papir. Faktisk er det et tynt lag med cellulosefibre, forsiktig presset og limt sammen.

I tillegg produseres viskosestoff av cellulose, som under dyktige hender til håndverkere, magisk blir til vakre klær, møbeltrekk for stoppede møbler og diverse dekorative draperier. Viskose brukes også til fremstilling av tekniske belter, filtre og dekksnorer.

La oss ikke glemme cellofan, som er laget av viskose. Det er vanskelig å forestille seg supermarkeder, butikker og emballasjeavdelinger uten det. postkontor. Cellofan er overalt: godteri er pakket inn i det, frokostblandinger er pakket i det, bakeri produkter, samt nettbrett, tights og eventuelt utstyr, fra mobiltelefon til fjernkontroll fjernkontroll for TV.

I tillegg er ren mikrokrystallinsk cellulose inkludert i vekttaptabletter. En gang i magen hovner de opp og skaper en metthetsfølelse. Mengden mat som konsumeres per dag reduseres betydelig, og følgelig faller vekten.

Som du kan se, produserte oppdagelsen av cellulose en reell revolusjon ikke bare i kjemisk industri, men også innen medisin.

Cellulose er et polysakkarid bygget av elementære enheter av anhydro- D -glukose og representerer poly-1, 4-β - D -glukopyranosyl- D -glukopyranose. Cellulosemakromolekylet kan sammen med anhydroglukoseenheter inneholde rester av andre monosakkarider (heksoser og pentoser), samt uronsyrer (se figur). Naturen og mengden av slike rester bestemmes av betingelsene for biokjemisk syntese.

Cellulose er det viktigste komponent celleveggene til høyere planter. Sammen med stoffene som følger med den, spiller den rollen som en ramme som bærer den mekaniske hovedbelastningen. Cellulose finnes hovedsakelig i hårene på frøene til enkelte planter, for eksempel bomull (97-98 % cellulose), tre (40-50 % på tørrstoffbasis), bastfibre, indre lag av plantebark (lin og ramie - 80-90% , jute - 75% og andre), stengler av årlige planter (30-40%), for eksempel siv, mais, frokostblandinger, solsikker.

Isolering av cellulose fra naturlige materialer basert på virkningen av reagenser som ødelegger eller løser opp ikke-cellulosekomponenter. Arten av behandlingen avhenger av sammensetningen og strukturen til plantematerialet. Bruk relativt milde ekstraksjonsmetoder for bomullsfiber (ikke-cellulose-urenheter - 2,0-2,5 % nitrogenholdige stoffer; ca. 1 % pentosaner og pektinstoffer; 0,3-1,0 % fett og voks; 0,1-0,2 % mineralsalter.

Bomullsfluff blir utsatt for en park (3-6 timer, 3-10 atmosfærer) med en 1,5-3% løsning natriumhydroksid etterfulgt av vasking og bleking med forskjellige oksidasjonsmidler - klordioksid, natriumhypokloritt, hydrogenperoksid. Noen polysakkarider med lav molarvekt (pentosaner, delvis heksosaner), uronsyrer og noe fett og voks går inn i løsningen. Innholdα -cellulose (fraksjon uløselig i 17,5 % løsning N aOH ved 20° i 1 time) kan økes til 99,8-99,9%. Som et resultat av delvis ødeleggelse av den morfologiske strukturen til fiberen under koking, øker reaktiviteten til cellulose (en egenskap som bestemmer løseligheten til estere oppnådd under den påfølgende kjemiske behandlingen av cellulose og filtrerbarheten til spinneløsninger av disse estrene).

For å isolere cellulose fra tre som inneholder 40-55% cellulose, 5-10% andre heksosaner, 10-20% pentosaner, 20-30% lignin, 2-5% harpiks og en rekke andre urenheter og som har en kompleks morfologisk struktur, mer stive prosessforhold; Oftest brukes sulfitt- eller sulfatkoking av flis.

Under sulfittkoking behandles tre med en løsning som inneholder 3-6 % fri SO 2 og ca. 2 % SO 2 , bundet i form av kalsium, magnesium, natrium eller ammoniumbisulfitt. Matlaging utføres under trykk ved 135-150° i 4-12 timer; Kokeløsninger under sur bisulfittkoking har en pH fra 1,5 til 2,5. Under sulfittkoking sulfoneres lignin, etterfulgt av overgangen til løsning. Samtidig hydrolyseres en del av hemicellulosene, de resulterende oligo- og monosakkaridene, samt en del av de harpiksholdige stoffene, oppløses i kokevæsken. Ved bruk av cellulose isolert ved denne metoden (sulfittcellulose) for kjemisk prosessering (hovedsakelig i produksjon av viskosefiber), blir cellulosen utsatt for raffinering, hvis hovedoppgave er å øke den kjemiske renheten og jevnheten til cellulose (fjerning av lignin) , hemicellulose, reduksjon av askeinnhold og harpiksinnhold, endring i kolloidale kjemiske og fysiske egenskaper). De vanligste raffineringsmetodene er å behandle bleket cellulose med en 4-10 % løsning N aOH ved 20° (kald raffinering) eller 1 % løsning NaOH ved 95-100° (varm raffinering). Raffinert sulfittcellulose for kjemisk prosessering har følgende indikatorer: 95-98%α -cellulose; 0,15-0,25% lignin; 1,8-4,0 % pentosaner; 0,07-0,14% harpiks; 0,06-0,13 % aske. Sulfittcellulose brukes også til produksjon av høykvalitets papir og papp.

Flis kan også tilberedes med 4- 6 % N løsning aOH (sodakoking) eller dets blanding med natriumsulfid (sulfatkoking) ved 170-175° under trykk i 5-6 timer. I dette tilfellet oppløses lignin, deler av hemicellulosene (hovedsakelig heksosaner) overføres til løsning og hydrolyseres, og de resulterende sukkerene omdannes videre til organiske hydroksysyrer (melkesyre, sakkarsyre og andre) og syrer (maursyre). Harpiks og høyere fettsyre gradvis gå inn i matlagingsvæsken i form av natriumsalter (den såkalte"sulfatsåpe"). Alkalisk koking er anvendelig for bearbeiding av både gran, furu og løvtre. Ved bruk av cellulose (sulfatcellulose) isolert med denne metoden for kjemisk bearbeiding, utsettes treet for forhydrolyse (behandling med fortynnet svovelsyre ved forhøyede temperaturer) før koking. Pre-hydrolyse kraftmasse brukt til kjemisk prosessering, etter raffinering og bleking, har følgende gjennomsnittlige sammensetning (%):α -cellulose - 94,5-96,9; pentosaner 2-2, 5; harpiks og fett - 0,01-0,06; aske - 0,02-0,06 Sulfatcellulose brukes også til produksjon av sekk- og innpakningspapir, papirtau, teknisk papir (spolen, smergel, kondensator), skriving, trykking og bleket holdbart papir (tegning, kartografi, for dokumenter).

Sulfatkoking brukes til å produsere høyytende cellulose, brukt til produksjon av bølgepapp og sekkepapir (utbyttet av cellulose fra tre er i dette tilfellet 50-60 % versus~ 35% for pre-hydrolyse kraftmasse for kjemisk prosessering). Høyt utbytte cellulose inneholder betydelige mengder lignin (12-18%) og beholder sin sponform. Derfor, etter matlaging, blir den utsatt for mekanisk sliping. Soda- og sulfatkoking kan også brukes til å skille cellulose fra halm som inneholder store mengder SiO2 , fjernet ved virkning av alkali.

Cellulose er også isolert fra løvved og ettårige planter ved hydrotropisk matlaging - bearbeiding av råvarene med konsentrerte (40-50%) saltløsninger alkalimetaller og aromatiske karbonsyrer og sulfonsyrer (for eksempel benzosyre, cymen og xylensulfonsyrer) ved 150-180°C i 5-10 timer. Andre metoder for celluloseisolering (salpetersyre, klor-alkali og andre) er ikke mye brukt.

For å bestemme molvekten til cellulose brukes vanligvis en viskometrisk metode [ved viskositeten til celluloseløsninger i en kobber-ammoniumløsning, i løsninger av kvaternære ammoniumbaser, kadmiumetylendiaminhydroksid (det såkalte kadoksen), i alkalisk løsning jernsyrenatriumkompleks og andre, eller ved viskositeten til celluloseetere - hovedsakelig acetater og nitrater oppnådd under betingelser som ikke inkluderer destruksjon] og osmotiske (for celluloseetere) metoder. Graden av polymerisering bestemt ved bruk av disse metodene er forskjellig for forskjellige cellulosepreparater: 10-12 tusen for bomullscellulose og bastfibercellulose; 2,5-3 tusen for trecellulose (i henhold til bestemmelse i ultrasentrifuge) og 0,3-0,5 tusen for viskose silkecellulose.

Cellulose er preget av betydelig polydispersitet i molar vekt. Cellulose fraksjoneres ved fraksjonert oppløsning eller utfelling fra en kobber-ammoniakkløsning, fra en løsning i cupriethylenediamin, kadmiumethylenediamin eller i en alkalisk løsning av natriumjernholdig syrekompleks, samt fraksjonert utfelling fra løsninger av cellulosenitrat i aceton eller etylacetat. Bomullscellulose, bastfibre og bartremasse kjennetegnes ved molare vektfordelingskurver med to maksima; kurvene for hardvedmasse har ett maksimum.

Cellulose har en kompleks supramolekylær struktur. Basert på røntgendiffraksjon, elektrondiffraksjon og spektroskopiske studier, er det vanligvis akseptert at cellulose er en krystallinsk polymer. Cellulose har en rekke strukturelle modifikasjoner, hvorav de viktigste er naturlig cellulose og hydratisert cellulose. Naturlig cellulose omdannes til hydratisert cellulose ved oppløsning og påfølgende utfelling fra løsningen, under påvirkning av konsentrerte alkaliløsninger og påfølgende dekomponering alkalisk cellulose og andre. Den omvendte overgangen kan utføres ved å varme opp cellulosehydrat i et løsemiddel som forårsaker dets intense hevelse (glyserin, vann). Begge strukturelle modifikasjoner har forskjellige røntgendiffraksjonsmønstre og er svært forskjellige i reaktivitet, løselighet (ikke bare av cellulose selv, men også av dens estere), adsorpsjonskapasitet og andre. Cellulosehydratpreparater har økt hygroskopisitet og malbarhet, samt en høyere hydrolysehastighet.

Tilstedeværelsen av acetal (glukosidiske) bindinger mellom de elementære enhetene i cellulosemakromolekylet bestemmer dets lave motstand mot virkningen av syrer, i nærvær av hvilke cellulosehydrolyse oppstår (se figur). Prosessens hastighet avhenger av en rekke faktorer, hvorav den avgjørende faktoren, spesielt når du utfører reaksjonen i et heterogent miljø, er strukturen til medikamentene, som bestemmer intensiteten av intermolekylær interaksjon. I det innledende stadiet av hydrolyse kan hastigheten være høyere, noe som skyldes muligheten for eksistens i makromolekylet stort nummer bindinger som er mindre motstandsdyktige mot virkningen av hydrolyserende reagenser enn konvensjonelle glukosidbindinger. Produktene fra delvis hydrolyse av cellulose kalles hydrocellulose.

Som et resultat av hydrolyse endres egenskapene til cellulosemateriale betydelig - den mekaniske styrken til fibrene reduseres (på grunn av en reduksjon i polymerisasjonsgraden), innholdet av aldehydgrupper og løseligheten i alkalier øker. Delvis hydrolyse endrer ikke motstanden til cellulosepreparatet mot alkaliske behandlinger. Produktet av fullstendig hydrolyse av cellulose er glukose. Industrielle metoder for hydrolyse av celluloseholdige planteråvarer innebærer prosessering med fortynnede løsninger HCl og H2SO4 (0,2-0,3%) ved 150-180°; utbyttet av sukker under trinnvis hydrolyse er opptil 50 %.

Av kjemisk natur Cellulose er en flerverdig alkohol. På grunn av tilstedeværelsen av hydroksylgrupper i makromolekylets elementære enhet, reagerer cellulose med alkalimetaller og baser. Når tørket cellulose behandles med en løsning av natriummetall i flytende ammoniakk ved minus 25-50°C i 24 timer, dannes trinatriumcellulosealkoholat:

n + 3nNa → n + 1,5nH 2.

Når konsentrerte alkaliløsninger virker på cellulose, sammen med en kjemisk reaksjon, oppstår også fysisk-kjemiske prosesser - svelling av cellulose og delvis oppløsning av dens lavmolekylære fraksjoner, strukturelle transformasjoner. Interaksjonen mellom alkalimetallhydroksid og cellulose kan fortsette i henhold til to skjemaer:

n + n NaOH ↔ n + nH 2 O

[C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ] n + n NaOH ↔ n.

Reaktivitet De primære og sekundære hydroksylgruppene av cellulose i et alkalisk miljø er forskjellige. De mest uttalte sure egenskapene er de til hydroksylgrupper lokalisert ved det andre karbonatomet i den elementære enheten av cellulose, som er en del av glykolgruppen og er iα -posisjon til acetalbindingen. Dannelsen av cellulosealkoksyd skjer tilsynelatende nettopp på grunn av disse hydroksylgruppene, mens det ved interaksjon med de gjenværende OH-gruppene dannes en molekylær forbindelse.

Sammensetningen av alkalicellulose avhenger av produksjonsbetingelsene - alkalikonsentrasjon; temperatur, arten av cellulosematerialet og andre. På grunn av reversibiliteten av reaksjonen for dannelse av alkalicellulose, fører en økning i konsentrasjonen av alkali i løsningen til en økningγ (antall substituerte hydroksylgrupper per 100 elementære enheter av et cellulosemakromolekyl) av alkalicellulose, og en reduksjon i merceriseringstemperatur fører til en økningγ alkalisk cellulose oppnådd ved virkningen av ekvikonsentrerte alkaliløsninger, som forklares av forskjellen i temperaturkoeffisienter direkte og omvendte reaksjoner. Den forskjellige intensiteten av interaksjon av forskjellige cellulosematerialer med alkalier er tilsynelatende assosiert med egenskapene til den fysiske strukturen til disse materialene.

Viktig integrert del Prosessen med interaksjon av cellulose med alkalier er svellingen av cellulose og oppløsningen av dens lavmolekylære fraksjoner. Disse prosessene letter fjerning av fraksjoner med lav molekylvekt (hemicelluloser) fra cellulose og diffusjon av forestringsreagenser inn i fiberen under påfølgende forestringsprosesser (for eksempel xantogenering). Når temperaturen synker, øker graden av hevelse betydelig. For eksempel, ved 18°, øker bomullsfiberdiameteren med 12 % NaOH er 10 %, og ved -10° når den 66 %. Ved økende alkalikonsentrasjon er det først en økning og deretter (over 12%) en nedgang i graden av hevelse. Den maksimale graden av svelling observeres ved de alkalikonsentrasjonene der et røntgenmønster av alkalicellulose vises. Disse konsentrasjonene er forskjellige for forskjellige cellulosematerialer: for bomull 18% (ved 25°), for ramie 14-15%, for sulfittcellulose 9,5-10%. Interaksjon av cellulose med konsentrerte løsninger N AOH er mye brukt i tekstilindustrien, i produksjon av kunstige fibre og celluloseetere.

Interaksjonen mellom cellulose og andre alkalimetallhydroksider foregår på samme måte som reaksjonen med kaustisk soda. Røntgenmønsteret til alkalicellulose vises når naturlige cellulosepreparater utsettes for tilnærmet ekvimolare (3,5-4,0 mol/l) løsninger av alkalimetallhydroksider. Sterke organiske baser, noen tetraalkyl (aryl) ammoniumhydroksider, danner tilsynelatende molekylære forbindelser med cellulose.

En spesiell plass i rekken av reaksjoner av cellulose med baser er okkupert av dens interaksjon med cupriaminhydrat [ Cu (NH 3 ) 4 ] ( OH ) 2 , så vel som med en rekke andre komplekse forbindelser av kobber, nikkel, kadmium, sink - cupriethylenediamin [ Cu(en)2](OH)2(en - etylendiaminmolekyl), nioksan [ Ni(NH 3 ) 6 ] (OH) 2, nioksen [ Ni (en ) 3 ] (OH) 2, kadoksen [ Cd (en ) 3 ] (OH ) 2 og andre. Cellulose løses opp i disse produktene. Utfelling av cellulose fra en kobber-ammoniakkløsning utføres under påvirkning av vann, alkali eller sure løsninger.

Under virkningen av oksidasjonsmidler oppstår delvis oksidasjon av cellulose - en prosess som er vellykket brukt i teknologi (bleking av cellulose og bomullsstoffer, formodning av alkalicellulose). Celluloseoksidasjon er en sideprosess under raffinering av cellulose, fremstilling av kobber-ammoniakkspinningsløsning og drift av produkter laget av cellulosematerialer. Produktene av delvis oksidasjon av cellulose kalles oksycelluloser. Avhengig av arten av oksidasjonsmidlet, kan celluloseoksidasjon være selektiv eller ikke-selektiv. De mest selektivt virkende oksidasjonsmidlene inkluderer perjodsyre og dens salter, som oksiderer glykolgruppen til den elementære enheten av cellulose med brudd på pyranringen (dannelse av cellulosedialdehyd) (se figur). Under påvirkning av perjodsyre og perjodater oksideres også et lite antall primære hydroksylgrupper (til karboksyl- eller aldehydgrupper). I henhold til et lignende skjema blir cellulose oksidert under virkningen av blytetraacetat i et miljø med organiske løsningsmidler (eddiksyre, kloroform).

Når det gjelder motstand mot syrer, skiller dialdehydcellulose seg lite fra den opprinnelige cellulosen, men er mye mindre motstandsdyktig mot alkalier og til og med vann, som er et resultat av hydrolyse av hemiacetalbindingen i et alkalisk miljø. Oksidasjon av aldehydgrupper til karboksylgrupper ved påvirkning av natriumkloritt (dannelse av dikarboksylcellulose), samt deres reduksjon til hydroksylgrupper (dannelse av s.k."alkohol" - cellulose) stabilisere oksidert cellulose til virkningen av alkaliske reagenser. Løseligheten til cellulose-dialdehyd-nitrater og -acetater selv ved lave oksidasjonstilstander (γ = 6-10) er betydelig lavere enn løseligheten til de tilsvarende celluloseeterne, tilsynelatende på grunn av dannelsen av intermolekylære hemiacetalbindinger under forestring. Når nitrogendioksid virker på cellulose, blir overveiende primære hydroksylgrupper oksidert til karboksylgrupper (dannelse av monokarboksylcellulose) (se figur). Reaksjonen fortsetter ved en radikal mekanisme med mellomdannelse av cellulosenitratestre og påfølgende oksidative transformasjoner av disse esterne. Opptil 15 % av det totale innholdet av karboksylgrupper er ikke-uroniske (COOH-grupper dannes ved det andre og tredje karbonatomet). Samtidig skjer oksidasjonen av hydroksylgrupper ved disse atomene til ketogrupper (opptil 15-20 % av det totale antallet oksiderte hydroksylgrupper). Dannelsen av ketogrupper er tilsynelatende årsaken til den ekstremt lave motstanden til monokarboksylcellulose mot virkningen av alkalier og til og med vann ved forhøyede temperaturer.

Med et innhold på 10-13% COOH-grupper oppløses monokarboksylcellulose i en fortynnet løsning NaOH, løsninger av ammoniakk, pyridin med dannelse av de tilsvarende salter. Acetyleringen går langsommere enn cellulose; acetater er ikke fullstendig løselige i metylenklorid. Monokarboksylcellulosenitrater er ikke løselige i aceton selv med et nitrogeninnhold på opptil 13,5 %. Disse egenskapene estere monokarboksylcelluloser er assosiert med dannelsen av intermolekylære eterbindinger under interaksjonen mellom karboksyl- og hydroksylgrupper. Monokarboksylcellulose brukes som et hemostatisk middel og som en kationbytter for separasjon av biologisk aktive stoffer (hormoner). Ved kombinert oksidasjon av cellulose med perjodat, og deretter med kloritt og nitrogendioksid, ble det syntetisert preparater av den såkalte trikarboksylcellulosen inneholdende opptil 50,8 % COOH-grupper.

Retningen av celluloseoksidasjon under påvirkning av ikke-selektive oksidasjonsmidler (klordioksid, hypoklorsyresalter, hydrogenperoksid, oksygen i et alkalisk medium) avhenger i stor grad av mediets natur. I sure og nøytrale miljøer, under påvirkning av hypokloritt og hydrogenperoksid, skjer dannelsen av produkter av reduserende type, tilsynelatende som et resultat av oksidasjon av primære hydroksylgrupper til aldehyder og en av de sekundære OH-gruppene til en ketogruppe ( hydrogenperoksid oksiderer også glykolgrupper med brudd på pyranringen). Under oksidasjon med hypokloritt i et alkalisk miljø omdannes aldehydgrupper gradvis til karboksylgrupper, som et resultat av at oksidasjonsproduktet er surt av natur. Hypoklorittbehandling er en av de mest brukte masseblekemetodene. For å oppnå cellulose av høy kvalitet med høy grad av hvithet, blekes den med klordioksid eller kloritt i et surt eller alkalisk miljø. I dette tilfellet oksideres lignin, fargestoffer ødelegges og aldehydgrupper i cellulosemakromolekylet oksideres til karboksylgrupper; hydroksylgrupper oksideres ikke. Oksidasjon av atmosfærisk oksygen i et alkalisk miljø, som skjer av en radikal mekanisme og er ledsaget av betydelig ødeleggelse av cellulose, fører til akkumulering av karbonyl- og karboksylgrupper i makromolekylet (formodning av alkalisk cellulose).

Tilstedeværelsen av hydroksylgrupper i den elementære enheten til cellulosemakromolekylet tillater overgangen til så viktige klasser av cellulosederivater som etere og estere. På grunn av deres verdifulle egenskaper brukes disse forbindelsene i ulike bransjer teknologi - i produksjon av fibre og filmer (celluloseacetater, nitrater), plast (acetater, nitrater, etyl, benzyletere), lakk og elektrisk isolerende belegg, som suspensjonsstabilisatorer og fortykningsmidler i olje- og tekstilindustrien (lavsubstituert karboksymetylcellulose ).

Cellulosebaserte fibre (naturlige og kunstige) er et fullverdig tekstilmateriale med et kompleks av verdifulle egenskaper (høy styrke og hygroskopisitet, god fargebarhet. Ulempene med cellulosefibre er brennbarhet, utilstrekkelig høy elastisitet, lett ødeleggelse under påvirkning av mikroorganismer , etc. En tendens til retningsendringer (modifikasjoner) av cellulosematerialer har ført til fremveksten av en rekke nye cellulosederivater, og i noen tilfeller nye klasser av cellulosederivater.

Modifisering av egenskaper og syntese av nye cellulosederivater utføres ved hjelp av to grupper av metoder:

1) forestring, O-alkylering eller omdannelse av hydroksylgrupper i en elementær enhet til andre funksjonelle grupper (oksidasjon, nukleofil substitusjon ved bruk av noen celluloseetere - nitrater, etere med n -toluen- og metansulfonsyre);

2) podekopolymerisering eller interaksjon av cellulose med polyfunksjonelle forbindelser (transformasjon av cellulose til henholdsvis en forgrenet eller tverrbundet polymer).

En av de vanligste metodene for syntese av forskjellige cellulosederivater er nukleofil substitusjon. Utgangsmaterialene i dette tilfellet er celluloseetere med noen sterke syrer(toluen og metansulfonsyre, salpetersyre og fenylfosforsyrer), samt halogenodeoksyderivater av cellulose. Ved å bruke en nukleofil substitusjonsreaksjon har det blitt syntetisert cellulosederivater der hydroksylgrupper er erstattet med halogener (klor, fluor, jod), rhodan, nitril og andre grupper; deoksycellulosepreparater som inneholder heterosykler (pyridin og piperidin) ble syntetisert, celluloseetere med fenoler og naftoler, en rekke celluloseestere (med høyere karboksylsyrer,α - aminosyrer umettede syrer). Den intramolekylære reaksjonen av nukleofil substitusjon (forsåpning av cellulosetosyletere) fører til dannelse av blandede polysakkarider som inneholder 2, 3- og 3, 6-anhydrosykluser.

Størst praktisk betydningå lage cellulosematerialer med nye tekniske verdifulle eiendommer, har syntesen av cellulosepodekopolymerer. De vanligste metodene for syntese av cellulosepodekopolymerer inkluderer bruk av en kjedeoverføringsreaksjon på cellulose, strålingskjemisk kopolymerisering og bruk av redokssystemer der cellulose spiller rollen som et reduksjonsmiddel. I sistnevnte tilfelle kan dannelsen av en makroradikal oppstå på grunn av oksidasjon av både hydroksylgruppene av cellulose (oksidasjon med ceriumsalter) og de som er spesielt introdusert i makromolekylet funksjonelle grupper- aldehyd, aminogrupper (oksidasjon med vanadium, mangansalter), eller dekomponering av en diazoforbindelse dannet under diazotering av aromatiske aminogrupper innført i cellulose. Syntesen av cellulosepodekopolymerer kan i noen tilfeller utføres uten dannelse av en homopolymer, noe som reduserer monomerforbruket. Cellulosepodekopolymerer, oppnådd under konvensjonelle kopolymerisasjonsbetingelser, består av en blanding av den opprinnelige cellulosen (eller dens eter, som er podet på) og podekopolymeren (40-60%). Graden av polymerisering av podede kjeder varierer avhengig av initieringsmetoden og arten av den podede komponenten fra 300 til 28 000.

Endringen i egenskaper som et resultat av podekopolymerisasjon bestemmes av naturen til den podede monomer. Poding av styren, akrylamid og akrylnitril øker tørrstyrken til bomullsfiber. Poding av polystyren, polymetylmetakrylat og polybutylakrylat produserer hydrofobe materialer. Podekopolymerer av cellulose med fleksible kjedepolymerer (polymetylakrylat) er termoplastiske dersom innholdet av den podede komponenten er tilstrekkelig høyt. Podekopolymerer av cellulose med polyelektrolytter ( polyakrylsyre, polymetylvinylpyridin) kan brukes som ionebytterstoffer, fibre, filmer.

En av ulempene med cellulosefibre er lav elastisitet og som et resultat dårlig formbevaring av produktene og økt krølling. Eliminering av denne ulempen oppnås gjennom utdanning intermolekylære bindinger ved behandling av stoffer med polyfunksjonelle forbindelser (dimetylolurea, dimetylolcykloetylenurea, trimetylolmelamin, dimetyloltriazon, forskjellige diepoksider, acetaler) som reagerer med OH-gruppene i cellulose. Sammen med utdanning kjemiske bindinger Mellom cellulosemakromolekyler skjer polymerisering av tverrbindingsreagenset med dannelse av lineære og romlige polymerer. Stoffer laget av cellulosefibre er impregnert med en løsning som inneholder et tverrbindingsreagens og en katalysator, vridd ut, tørket ved lav temperatur og varmebehandlet ved 120-160° i 3-5 minutter. Ved behandling av cellulose med multifunksjonelle tverrbindingsreagenser skjer prosessen hovedsakelig i de amorfe områdene av fiberen. For å oppnå samme krøllebestandige effekt bør forbruket av tverrbindingsreagens ved bearbeiding av viskosefibre være betydelig høyere enn ved bearbeiding av bomullsfiber, noe som tilsynelatende skyldes mer høy grad krystalliniteten til sistnevnte.

Ren cellulose eller fiber(fra latin cellula - "celle") - dette er stoffer som også er direkte relatert til sukker. Molekylene deres er forbundet med hverandre med hydrogenbindinger ( svak interaksjon) og dannes fra mange (2000 til 3000) B-glukoserester. Cellulose er hovedkomponenten i enhver Plante-celle. Den finnes i tre og i skjellene til noen frukter (for eksempel solsikkefrø). I ren form cellulose- Det er et hvitt pulver, uløselig i vann og danner ikke en pasta. For å evaluere "ved berøring" ren cellulose du kan ta for eksempel bomullsull eller hvit poppelfluff.
Det er praktisk talt det samme. Hvis vi sammenligner cellulose og stivelse, blir stivelse bedre hydrolysert. Hydrolyse av cellulose utføres i et surt miljø, og først dannes disakkaridet cellobiose, og deretter glukose.
Cellulose er mye brukt i industrien, etter rensing produseres det, noe som er kjent for oss alle. cellofan(polyetylen og cellofan skiller seg fra hverandre ved berøring (cellofan virker ikke "fettete" og "rasler" når de er deformert), så vel som kunstfiber - viskose (fra latin viscosus - "viskos").
En gang i kroppen blir disakkarider (for eksempel sukrose, laktose) og polysakkarider (stivelse) hydrolysert under påvirkning av spesielle enzymer for å danne glukose og fruktose. Denne transformasjonen kan enkelt gjøres i munnen din. Hvis du tygger brødsmulen i lang tid, blir stivelsen i brødet hydrolysert til glukose under påvirkning av enzymet amylase. Dette skaper en søt smak i munnen.

Nedenfor er et diagram cellulosehydrolyse

Mottar papir

Ren cellulose

Hva tror du er inkludert i papirsammensetning?! Faktisk er dette et materiale som består av veldig fint sammenvevde fibre cellulose. Noen av disse fibrene er kombinert Hydrogenbinding(bindingen som dannes mellom gruppene er OH – hydroksylgruppe). Metode for å skaffe papir i det 2. århundre f.Kr. var det allerede kjent i det gamle Kina. På den tiden ble papir laget av bambus eller bomull. Senere, på 900-tallet e.Kr., kom denne hemmeligheten til Europa. Til motta papir Allerede i middelalderen ble det brukt lin eller bomullsstoffer.

Men først på 1700-tallet fant de den mest praktiske måten motta papir- laget av tre. Og den typen papir som vi nå bruker begynte å bli produsert først på 1800-tallet.

Hovedråstoffet for motta papir er cellulose. Tørt treverk inneholder ca. 40 % av denne cellulosen. Resten av treet er forskjellige polymerer som består av sukker forskjellige typer inkludert fruktose, komplekse stoffer– fenolalkoholer, ulike tanniner, magnesium-, natrium- og kaliumsalter, eteriske oljer.

Fremstilling av cellulose

Fremstilling av cellulose forbundet med mekanisk bearbeiding av tre og deretter utføre kjemiske reaksjoner med sagflis. Bartrær males til fin sagflis. Disse sagflisene plasseres i en kokende løsning som inneholder NaHSO 4 (natriumhydrogensulfid) og SO 2 (svoveldioksid). Koking utføres kl høyt blodtrykk(0,5 MPa) og i lang tid (ca. 12 timer). I dette tilfellet oppstår en kjemisk reaksjon i løsningen, noe som resulterer i dannelsen av et stoff hemicellulose og substans lignin (lignin er et stoff som er en blanding aromatiske hydrokarboner eller aromatisk del av treet), så vel som hovedreaksjonsproduktet - ren cellulose, som faller ut som et bunnfall i beholderen der den kjemiske reaksjonen utføres. I tillegg reagerer lignin på sin side med svoveldioksid i løsning, noe som resulterer i produksjon av etylalkohol, vanillin, forskjellige tanniner og næringsgjær.

Videre prosess masseproduksjon assosiert med maling av sediment ved bruk av ruller, noe som resulterer i cellulosepartikler på ca. 1 mm. Og når slike partikler kommer i vann, sveller de umiddelbart og dannes papir. På dette stadiet ser papiret ennå ikke ut som seg selv og ser ut som en suspensjon av cellulosefibre i vann.

På neste nivå papir er gitt sine grunnleggende egenskaper: tetthet, farge, styrke, porøsitet, glatthet, for hvilke leire, titanoksid, bariumoksid, kritt, talkum og tilleggsstoffer, kobler til cellulosefibre. Lengre cellulosefibre behandlet med et spesielt lim basert på harpiks og kolofonium. Det består av harpiks. Hvis du tilsetter kaliumalun til dette limet, oppstår det en kjemisk reaksjon og det dannes et bunnfall av aluminiumresinater. Dette stoffet er i stand til å omslutte cellulosefibre, noe som gir dem fuktmotstand og styrke. Den resulterende massen påføres jevnt på et bevegelig nett, hvor det blir vridd ut og tørket. Det er allerede dannelse her papirweb. For å gjøre papiret mer glatt og skinnende føres det først mellom metall og deretter mellom tykke papirruller (kalandrering utføres), hvoretter papiret kuttes i ark med spesialsaks.

Hvordan tror du, Hvorfor blir papir gult over tid?!?

Det viser seg at cellulosemolekyler som ble isolert fra tre består av et stort antall strukturelle enheter type C 6 H 10 O 5, som under påvirkning av hydrogenatomioner mister bindinger med hverandre over en viss tid, noe som fører til forstyrrelse av den totale kjeden. Med denne prosessen blir papiret sprøtt og mister sin opprinnelige farge. Det skjer fortsatt, som de sier, papirforsuring . For å gjenopprette forringet papir, brukes kalsiumbikarbonat Ca(HCO 3) 2), som lar deg midlertidig redusere surheten.

Det er en annen, mer progressiv metode knyttet til bruken av dietylsinkstoffet Zn(C 2 H 5) 2. Men dette stoffet kan spontant antennes i luft og til og med i nærheten av vann!

Anvendelser av cellulose

I tillegg til at cellulose brukes til å lage papir, brukes det også for sine svært nyttige egenskaper. forestring med ulike uorganiske og organiske syrer. I prosessen med slike reaksjoner dannes estere som har funnet anvendelse i industrien. Under selve den kjemiske reaksjonen brytes ikke bindingene som binder fragmentene av cellulosemolekylet, men en ny kjemisk forbindelse med estergruppen -COOR- oppnås. Et av de viktige reaksjonsproduktene er celluloseacetat, som dannes under interaksjonen eddiksyre(eller dets derivater, for eksempel acetaldehyd) og cellulose. Denne kjemiske forbindelsen er mye brukt til å lage syntetiske fibre som acetatfiber.

Et annet nyttig produkt - cellulosetrinitrat. Det dannes når nitrering av cellulose en blanding av syrer: konsentrert svovelsyre og salpetersyre. Cellulosetrinitrat er mye brukt i produksjonen av røykfritt krutt (pyroxylin). Det er også cellulosedinitrat, som brukes til å lage visse typer plast og

Cellulose (Fransk cellulose, fra latin cellula, bokstavelig talt - lite rom, celle, her - celle)

fiber, en av de vanligste naturlige polymerer(polysakkarid (se polysakkarider)); hovedkomponenten i plantecellevegger, som bestemmer den mekaniske styrken og elastisiteten til plantevev. Således er innholdet av farge i hårene til bomullsfrø 97-98%, i stilkene til bastplanter (lin, ramie, jute) 75-90%, i tre 40-50%, siv, korn, solsikker 30- 40 %. Det finnes også i kroppen til noen lavere virvelløse dyr.

I kroppen tjener C. hovedsakelig byggemateriale og er nesten ikke involvert i stoffskiftet. C. brytes ikke ned av de vanlige enzymene i mage-tarmkanalen til pattedyr (amylase, maltase); Under påvirkning av enzymet cellulase, utskilt av tarmmikrofloraen til planteetere, brytes cellulose ned til D-glukose. C. biosyntese skjer med deltakelse av den aktiverte formen av D-glukose.

Struktur og egenskaper til cellulose. C. - hvitt fibrøst materiale, tetthet 1,52-1,54 g/cm 3 (20 °C). C. er løselig i den såkalte. kobber-ammoniumløsning [en løsning av amin cuprum(II)hydroksid i en 25 % vandig ammoniakkløsning], vandige løsninger av kvaternære ammoniumbaser, vandige løsninger av komplekse forbindelser av flerverdige metallhydroksider (Ni, Co) med ammoniakk eller etylendiamin, en alkalisk løsning av et jernkompleks (III) med natriumtartrat, løsninger av nitrogendioksid i dimetylformamid, konsentrert fosforsyre og svovelsyre (oppløsning i syrer er ledsaget av ødeleggelse av C.).

Makromolekyler av glukose er bygget fra elementære enheter av D-glukose (se Glukose), forbundet med 1,4-β-glykosidbindinger til lineære uforgrenede kjeder:

C. er vanligvis klassifisert som krystallinske polymerer. Det er preget av fenomenet polymorfisme, det vil si tilstedeværelsen av en rekke strukturelle (krystallinske) modifikasjoner som er forskjellige i parametere krystallgitter og noen fysiske og kjemiske egenskaper; hovedmodifikasjonene er C. I (naturlig C.) og C. II (hydratisert cellulose).

C. har en kompleks supramolekylær struktur. Dets primære element er en mikrofibril, som består av flere hundre makromolekyler og har form som en spiral (tykkelse 35-100 Å, lengde 500-600 Å og over). Mikrofibriller kombineres til større formasjoner (300-1500 Å), forskjellig orientert i forskjellige lag av celleveggen. Fibrillene er "sementert" av den såkalte. en matrise bestående av andre polymermaterialer karbohydrat natur (hemicellulose, pektin) og protein (extensin).

Glykosidbindinger mellom de elementære enhetene til makromolekylet til C. hydrolyseres lett under påvirkning av syrer, som er årsaken til ødeleggelsen av C. i vannmiljø i nærvær av sure katalysatorer. Produktet av fullstendig hydrolyse av C. er glukose; denne reaksjonen ligger til grunn for den industrielle produksjonsmetoden etyl alkohol fra celluloseholdige råvarer (se Hydrolyse av plantematerialer). Delvis hydrolyse av sitrus skjer for eksempel når den isoleres fra plantematerialer og under kjemisk prosessering. Ved ufullstendig hydrolyse av C., utført på en slik måte at ødeleggelse bare skjer i dårlig ordnede områder av strukturen, den såkalte. mikrokrystallinsk "pulver" C. - snøhvitt, frittflytende pulver.

I fravær av oksygen er C. stabil opp til 120-150 °C; Med en ytterligere økning i temperaturen, ødelegges naturlige cellulosefibre, og cellulosehydrater dehydreres. Over 300 °C skjer grafitisering (karbonisering) av fiberen - en prosess som brukes i produksjon av karbonfibre (Se Karbonfibre).

På grunn av tilstedeværelsen av hydroksylgrupper i de elementære enhetene til makromolekylet, er C. lett forestret og alkylert; disse reaksjonene er mye brukt i industrien for å produsere celluloseetere og estere (se Celluloseestere). C. reagerer med baser; interaksjon med konsentrerte løsninger av kaustisk soda, som fører til dannelse av alkalisk C. (mercerisering av C.), er et mellomstadium i produksjonen av C.-estere. De fleste oksidasjonsmidler forårsaker vilkårlig oksidasjon av hydroksylgruppene i C. til aldehyd , keto- eller karboksylgrupper, og bare noen av oksidasjonsmidlene (for eksempel perjodsyre og dens salter) - selektive (dvs. de oksiderer OH-grupper ved visse karbonatomer). C. utsettes for oksidativ ødeleggelse ved produksjon av viskose (Se viskose) (formodningsstadium av alkalisk C.); oksidasjon skjer også under bleking.

Påføring av cellulose. Papir er produsert av karbon (se papir) , papp, forskjellige kunstige fibre - hydratisert cellulose (viskosefibre, kobber-ammoniakkfiber (se kobber-ammoniakkfibre)) og celluloseeter (acetat og triacetat - se acetatfibre) , filmer (cellofan), plast og lakk (se Etroler, Hydrerte cellulosefilmer, Celluloseeterlakker). Naturlige fibre fra bomull (bomull, bast), så vel som kunstige, er mye brukt i tekstilindustrien. C.-derivater (hovedsakelig etere) brukes som fortykningsmidler for trykkfarger, lim- og limpreparater, suspensjonsstabilisatorer ved fremstilling av røykfritt pulver, etc. Mikrokrystallinsk C. brukes som fyllstoff ved fremstilling av medisiner, som en sorbent i analytisk og preparativ kromatografi.

Litt.: Nikitin N.I., Chemistry of wood and cellulose, M. - L., 1962; Kort kjemisk leksikon, t. 5, M., 1967, s. 788-95; Rogovin Z.A., Cellulose Chemistry, M., 1972; Cellulose og dets derivater, trans. fra engelsk, bind 1-2, M., 1974; Kretovich V.L., Fundamentals of plant biochemistry, 5. utgave, M., 1971.

L.S. Galbreikh, N.D. Gabrielyan.


Stor Sovjetisk leksikon. - M.: Sovjetisk leksikon. 1969-1978 .

Synonymer:

Se hva "Cellulose" er i andre ordbøker:

    Cellulose ... Wikipedia

    1) ellers fiber; 2) en type pergamentpapir laget av en blanding av tre, leire og bomull. Komplett ordbok fremmedord, som har kommet i bruk på russisk språk. Popov M., 1907. CELLULOSE 1) fiber; 2) papir laget av tre med en blanding av... Ordbok for utenlandske ord i det russiske språket

    Gossypin, cellulose, fiber Ordbok over russiske synonymer. cellulose substantiv, antall synonymer: 12 alkalicellulose (1) ... Synonymordbok

    - (C6H10O5), et karbohydrat fra gruppen POLYSAKKARIDER, som er en strukturell komponent i celleveggene til planter og alger. Den består av parallelle, uforgrenede glukosekjeder koblet på tvers for å danne en stabil struktur.… … Vitenskapelig og teknisk encyklopedisk ordbok

    Fiber, det viktigste bærende polysakkaridet i celleveggene til planter og noen virvelløse dyr (ascidians); en av de vanligste naturlige polymerene. Av de 30 milliarder tonn karbon, som høyere planterårlig omgjort til økologisk. tilkoblinger, ok... Biologisk leksikon ordbok

    cellulose- å, w. cellulose f., tysk Zellulose lat. cellula celle.1. Samme som fiber. BAS 1. 2. Et stoff fremstilt fra kjemisk behandlet trevirke og stengler fra visse planter; brukes til produksjon av papir, kunstsilke og også... ... Historisk ordbok for gallisisme av det russiske språket

    - (fransk cellulose fra latin cellula, lit. rom, her celle) (fiber), et polysakkarid dannet av glukoserester; hovedkomponenten i plantecellevegger, som bestemmer den mekaniske styrken og elastisiteten til planten ... ... Stor encyklopedisk ordbok

    - (eller cellulose), cellulose, pl. nei, kvinne (fra latin cellula celle). 1. Samme som fiber i 1 verdi. (bot.). 2. Et stoff hentet fra kjemisk behandlet trevirke og stilker fra enkelte planter og brukt til produksjon av papir, kunstig ... Ordbok Ushakova

    CELLULOSE, s, kvinne. Samme som fiber (1 verdi). | adj. cellulose, å, å. Ozhegovs forklarende ordbok. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992 … Ozhegovs forklarende ordbok

    Cellulose. Se fiber. (



© 2024 netdenegnakino.ru - Nei for to. Kjemi. Fysikk. Staving. Geografi