Cheminės celiuliozės savybės. Fizikinės ir cheminės celiuliozės savybės

Celiuliozė– vienas iš labiausiai paplitusių natūralių polisacharidų, pagrindinis komponentas ir pagrindinė konstrukcinė medžiaga ląstelių sienelės augalai. Celiuliozės kiekis medvilnės sėklų pluošte yra 95-99,5%, karnienos pluošte (linai, džiutas, ramė) 60-85%, medienos audinyje (priklausomai nuo medžio rūšies, jo amžiaus, augimo sąlygų) 30-55%. žaliuose lapuose, žolėje, žemesniuose augaluose 10-25%. Beveik atskiroje būsenoje celiuliozė randama genties bakterijose Acetobakterijos. Daugumos augalų ląstelių sienelėse celiuliozės palydovai yra kiti struktūriniai polisacharidai, kurie skiriasi struktūra ir vadinami hemiceliuliozės– ksilanas, mananas, galaktanas, arabanas ir kt. (žr. skyrių „Hemiceliuliozės“), taip pat ne angliavandenių medžiagos (ligninas – erdvinis aromatinės struktūros polimeras, silicio dioksidas, dervingos medžiagos ir kt.).

Celiuliozė lemia ląstelės membranos ir viso augalo audinio mechaninį stiprumą. Celiuliozės pluoštų pasiskirstymas ir orientacija augalo ląstelės ašies atžvilgiu naudojant medieną kaip pavyzdį parodyta 1 pav. Čia taip pat pateikiama submikroninė ląstelės sienelės struktūra.

Brandžios medienos ląstelės sienelė, kaip taisyklė, apima pirminę ir antrinę ląstelės sienelę (1 pav.). Pastarasis susideda iš trijų sluoksnių – išorinio, vidurinio ir vidinio.

Pirminiame apvalkale natūralūs celiuliozės pluoštai yra išsidėstę atsitiktinai ir sudaro tinklo struktūrą ( išsklaidyta tekstūra). Celiuliozės pluoštai antriniame apvalkale yra orientuoti iš esmės lygiagrečiai vienas kitam, o tai suteikia augalinei medžiagai didelį atsparumą tempimui. Antrinio apvalkalo celiuliozės polimerizacijos ir kristališkumo laipsnis yra didesnis nei pirminiame apvalkale.

Sluoksniu S 1 antrinis apvalkalas (1 pav., 3 ) celiuliozės pluoštų kryptis yra beveik statmena ląstelės ašiai, sluoksnyje S 2 (1 pav., 4 ) jie sudaro ūminį (5-30) kampą su ląstelės ašimi. Pluošto orientacija sluoksnyje S 3 labai skiriasi ir gali skirtis net gretimose tracheidose. Taigi eglės tracheidose kampas tarp vyraujančios celiuliozės pluoštų orientacijos ir ląstelės ašies svyruoja nuo 30-60, o daugumos kietmedžių pluoštuose yra 50-80. Tarp sluoksnių R Ir S 1 , S 1 ir S 2 , S 2 ir S 3, stebimos pereinamosios sritys (lamelės) su skirtinga skaidulų mikroorientacija nei pagrindiniuose antrinio apvalkalo sluoksniuose.

Techninė celiuliozė yra pluoštinis pusgaminis, gaunamas išvalant augalinį pluoštą nuo neceliuliozės komponentų. Celiuliozė paprastai vadinama pagal žaliavos rūšį ( mediena, medvilnė), išgavimo iš medienos būdas ( sulfitas, sulfatas), taip pat pagal paskirtį ( viskozė, acetatas ir kt.).

Kvitas

1.Medienos masės gamybos technologija apima sekančių operacijų: žievės nuėmimas nuo medienos (barking); medžio drožlių gavimas; medžio drožlių virimas (pramonėje virimas atliekamas sulfato arba sulfito metodu); rūšiavimas; balinimas; džiovinimas; pjaustymas

Sulfito metodas. Eglės mediena apdorojama vandeniniu kalcio, magnio, natrio ar amonio bisulfito tirpalu, po to temperatūra pakeliama iki 105-110°C 1,5-4 valandoms ir verdama šioje temperatūroje 1-2 valandas. Tada padidinkite temperatūrą iki 135-150°C ir kepkite 1-4 valandas. Tokiu atveju visi neceliulioziniai medienos komponentai (daugiausia ligninas ir hemiceliuliozės) tampa tirpūs, o lignifikuota celiuliozė lieka.

Sulfato metodas. Bet kokios rūšies medienos (taip pat nendrių) drožlės apdorojamos virimo tirpalu, kuris yra vandeninis kaustinės sodos ir natrio sulfido (NaOH + Na 2 S) tirpalas. Per 2-3 valandas padidinkite temperatūrą iki 165-180°C ir kepkite šioje temperatūroje 1-4 valandas. Iš reakcijos mišinio pašalinami neceliuliozės komponentai, paverčiami tirpia būsena, o iš priemaišų išvalyta celiuliozė lieka.

2.Medvilnės minkštimas gaunamas iš medvilnės linierių. Priėmimo technologija apima mechaninį valymą, šarminį virimą (1-4 % vandeniniame NaOH tirpale 130-170°C temperatūroje) ir balinimą. Medvilnės celiuliozės pluoštų elektroninės mikrografijos parodytos 2 pav.

3. Bakterinė celiuliozė sintetina genties bakterijos Acetobakterijos. Gauta bakterinė celiuliozė turi didelę molekulinę masę ir siaurą molekulinės masės pasiskirstymą.

Siauras molekulinės masės pasiskirstymas paaiškinamas taip. Kadangi angliavandeniai į bakterijų ląstelę patenka tolygiai, vidutinis susidarančių celiuliozės pluoštų ilgis laikui bėgant proporcingai didėja. Šiuo atveju nėra pastebimo mikropluošto (mikrofibrilių) skersinių matmenų padidėjimo. Vidutinis bakterijų celiuliozės skaidulų augimo greitis yra ~0,1 μm/min, o tai atitinka 10 7 -10 8 gliukozės likučių polimerizaciją per valandą vienoje bakterijos ląstelėje. Todėl vidutiniškai kiekvienoje bakterijos ląstelėje per sekundę prie augančių netirpių celiuliozės skaidulų galų prisitvirtina 10 3 gliukopiranozės vienetai.

Bakterinės celiuliozės mikropluoštai auga nuo abiejų fibrilės galų iki abiejų vienodu greičiu. Makromolekulinės grandinės mikrofibrilių viduje išsidėsčiusios antilygiagrečiai. Apie kitų rūšių celiuliozę tokie duomenys nebuvo gauti. Bakterijų celiuliozės skaidulų elektroninė mikrografija parodyta 3 pav. Matyti, kad pluoštai yra maždaug vienodo ilgio ir skerspjūvio ploto.

Visas mūsų gyvenimas supa mus puiki suma daiktai – kartoninės dėžės, ofsetinis popierius, celofaniniai maišeliai, viskozės drabužiai, bambukiniai rankšluosčiai ir daug daugiau. Tačiau mažai žmonių žino, kad jų gamyboje aktyviai naudojama celiuliozė. Kas yra ši tikrai stebuklinga medžiaga, be kurios beveik nėra šiuolaikinių pramonės įmonė? Šiame straipsnyje kalbėsime apie celiuliozės savybes, jos panaudojimą įvairiose srityse, taip pat iš ko jis išgaunamas ir kas tai yra cheminė formulė. Pradėkime, galbūt, nuo pradžių.

Medžiagos aptikimas

Celiuliozės formulę atrado prancūzų chemikas Anselme Payen, atlikdamas eksperimentus atskiriant medieną į komponentus. Ją apdorojęs azoto rūgštimi, mokslininkas atrado, kad per cheminė reakcija susidaro pluoštinė medžiaga, panaši į medvilnę. Kruopščiai išanalizavęs gautą medžiagą, Payenas gavo cheminę celiuliozės formulę - C 6 H 10 O 5. Proceso aprašymas buvo paskelbtas 1838 m., o jo paties mokslinis vardas medžiaga buvo gauta 1839 m.

Gamtos dovanos

Dabar tikrai žinoma, kad beveik visose minkštose augalų ir gyvūnų dalyse yra tam tikras kiekis celiuliozės. Pavyzdžiui, augalams ši medžiaga reikalinga normaliam augimui ir vystymuisi, o tiksliau – naujai susiformavusių ląstelių membranoms kurti. Pagal sudėtį jis priklauso polisacharidams.

Pramonėje, kaip taisyklė, natūrali celiuliozė išgaunama iš spygliuočių ir lapuočių medžių – sausoje medienoje šios medžiagos yra iki 60%, taip pat apdorojant medvilnės atliekas, kuriose yra apie 90% celiuliozės.

Yra žinoma, kad jei mediena kaitinama vakuume, tai yra, nepatenkant oro, įvyksta terminis celiuliozės skilimas, dėl kurio susidaro acetonas, metilo alkoholis, vanduo, acto rūgštis ir medžio anglis.

Nepaisant turtingos planetos floros, miškų nebeužtenka pagaminti pramonei reikalingo cheminio pluošto – celiuliozės naudojimas yra per didelis. Todėl jis vis dažniau išgaunamas iš šiaudų, nendrių, kukurūzų stiebų, bambuko ir nendrių.

Sintetinė celiuliozė naudojant įvairius technologiniai procesai gaunama iš anglies, naftos, gamtinių dujų ir skalūnų.

Iš miško į dirbtuves

Pažiūrėkime į grobį techninė celiuliozė medienos gamyba yra sudėtingas, įdomus ir ilgas procesas. Pirmiausia į gamybą atvežama mediena, supjaustoma stambiais fragmentais ir pašalinama žievė.

Tada nuvalyti batonėliai apdorojami drožlėmis ir rūšiuojami, o po to verdami šarme. Gauta celiuliozė atskiriama nuo šarmo, po to išdžiovinama, supjaustoma ir supakuojama siuntimui.

Chemija ir fizika

Kokios cheminės ir fizinės paslaptys slypi celiuliozės savybėse, be to, kad ji yra polisacharidas? Visų pirma, ši medžiaga baltas. Jis lengvai užsidega ir gerai dega. Jis tirpsta sudėtinguose vandens junginiuose su tam tikrų metalų hidroksidais (variu, nikeliu), aminais, taip pat sieros ir fosforo rūgštyse, koncentruotas tirpalas cinko chloridas.

Celiuliozė netirpsta turimuose buitiniuose tirpikliuose ir įprastame vandenyje. Taip atsitinka todėl, kad šios medžiagos ilgos į siūlą panašios molekulės yra susijungusios į savotiškus ryšulius ir išsidėsčiusios lygiagrečiai viena kitai. Be to, visa ši „struktūra“ yra sustiprinta vandeniliniais ryšiais, todėl silpno tirpiklio ar vandens molekulės tiesiog negali prasiskverbti į vidų ir sunaikinti šio stipraus rezginio.

Ploniausi siūlai, kurių ilgis svyruoja nuo 3 iki 35 milimetrų, sujungti į ryšulius – taip galite schematiškai pavaizduoti celiuliozės struktūrą. Ilgi pluoštai naudojami tekstilės pramonėje, trumpi pluoštai naudojami, pavyzdžiui, popieriaus ir kartono gamyboje.

Celiuliozė netirpsta ir nevirsta garais, tačiau kaitinama virš 150 laipsnių Celsijaus pradeda irti, išskirdama mažos molekulinės masės junginius – vandenilį, metaną ir anglies monoksidą (anglies monoksidą). Esant 350 o C ir aukštesnei temperatūrai, celiuliozė suanglėja.

Keisk į gerąją pusę

Taip cheminiai simboliai apibūdina celiuliozę, kurios struktūrinė formulė aiškiai parodo ilgos grandinės polimero molekulę, susidedančią iš pasikartojančių gliukozidų likučių. Atkreipkite dėmesį į „n“, nurodantį didelį jų skaičių.

Beje, Anselmo Payeno sukurta celiuliozės formulė šiek tiek pasikeitė. 1934 m. anglų organinis chemikas, laureatas Nobelio premija Walteris Normanas Haworthas tyrinėjo krakmolo, laktozės ir kitų cukrų, įskaitant celiuliozę, savybes. Atradęs šios medžiagos gebėjimą hidrolizuotis, jis pats pakoregavo Payeno tyrimus, o celiuliozės formulė buvo papildyta reikšme „n“, rodančia glikozidų likučių buvimą. Šiuo metu tai atrodo taip: (C 5 H 10 O 5) n.

Celiuliozės eteriai

Svarbu, kad celiuliozės molekulėse būtų hidroksilo grupių, kurios gali būti alkilintos ir acilintos, sudarydamos įvairius esterius. Tai dar vienas iš svarbiausias savybes kad celiuliozė turi. Struktūrinė formulė skirtingos jungtys gali atrodyti taip:

Celiuliozės eteriai yra paprasti arba sudėtingi. Paprastos yra metilo, hidroksipropilo, karboksimetilo, etilo, metilhidroksipropilo ir cianoetilceliuliozė. Sudėtingi yra nitratai, sulfatai ir celiuliozės acetatai, taip pat acetopropionatai, acetilftalilceliuliozė ir acetobutiratai. Visų šių eterių per metus pagaminama šimtai tūkstančių tonų beveik visose pasaulio šalyse.

Nuo fotojuostos iki dantų pastos

Kam jie skirti? Paprastai celiuliozės eteriai yra plačiai naudojami dirbtinio pluošto, įvairių plastikų, visų rūšių plėvelių (įskaitant fotografijos), lakų, dažų gamyboje, taip pat naudojami karinėje pramonėje kietojo raketinio kuro, bedūmių miltelių gamybai. ir sprogmenų.

Be to, celiuliozės eterių yra į gipso ir gipso-cemento mišinius, audinių dažus, dantų pastas, įvairius klijus, sintetinius plovikliai, kvepalai ir kosmetika. Žodžiu, jei celiuliozės formulė nebūtų atrasta dar 1838 m. šiuolaikiniai žmonės neturėtų daugelio civilizacijos privalumų.

Beveik dvyniai

Mažai jų paprasti žmonėsžino, kad celiuliozė turi savotišką dvynį. Celiuliozės ir krakmolo formulė yra identiška, tačiau tai yra dvi visiškai skirtingos medžiagos. Koks skirtumas? Nepaisant to, kad abi šios medžiagos yra natūralūs polimerai, krakmolo polimerizacijos laipsnis yra daug mažesnis nei celiuliozės. O jei gilinsitės toliau ir palyginsite šių medžiagų struktūras, pamatysite, kad celiuliozės makromolekulės išsidėsčiusios linijiškai ir tik viena kryptimi, taip formuojasi skaidulos, o krakmolo mikrodalelės atrodo kiek kitaip.

Taikymo sritys

Vienas geriausių vaizdinių praktiškai grynos celiuliozės pavyzdžių – įprasta medicininė vata. Kaip žinote, jis gaunamas iš kruopščiai išgrynintos medvilnės.

Antras, ne mažiau naudojamas celiuliozės gaminys – popierius. Tiesą sakant, tai yra plonas celiuliozės pluošto sluoksnis, kruopščiai suspaustas ir suklijuotas.

Be to, viskozės audinys gaminamas iš celiuliozės, kuri meistriškomis meistrų rankomis stebuklingai virsta gražūs drabužiai, apmušalai skirti minkšti baldai ir įvairios dekoratyvinės draperijos. Viskozė taip pat naudojama gaminant techninius diržus, filtrus ir padangų kordus.

Nepamirškime apie celofaną, kuris gaminamas iš viskozės. Be jo sunku įsivaizduoti prekybos centrus, parduotuves, pašto skyrių pakavimo skyrius. Celofanas yra visur: jame suvynioti saldainiai, supakuoti grūdai, duonos gaminiai, taip pat planšetės, pėdkelnės ir bet kokia įranga, pradedant nuo Mobilusis telefonas ir baigiant televizoriaus nuotolinio valdymo pultu.

Be to, gryna mikrokristalinė celiuliozė yra įtraukta į svorio metimo tabletes. Patekę į skrandį, jie išsipučia ir sukuria pilnumo jausmą. Žymiai sumažėja suvartojamo maisto kiekis per dieną ir atitinkamai krenta svoris.

Kaip matote, celiuliozės atradimas padarė tikrą revoliuciją ne tik chemijos pramonėje, bet ir medicinoje.

Gryna celiuliozė arba pluošto(iš lotynų kalbos cellula - „ląstelė“) - tai medžiagos, taip pat tiesiogiai susijusios su cukrumi. Jų molekulės yra sujungtos vandeniliniais ryšiais (silpnos sąveikos) ir susidaro iš daugybės (2000–3000) B-gliukozės liekanų. Celiuliozė yra pagrindinis bet kurio komponentas augalo ląstelė. Jo yra medienoje ir kai kurių vaisių (pavyzdžiui, saulėgrąžų) lukštuose. IN gryna forma celiuliozė- Tai balti milteliai, netirpūs vandenyje ir nesudaro pastos. Įvertinti „palietus“ gryna celiuliozė galite paimti, pavyzdžiui, vatą arba baltos tuopos pūkus.
Tai praktiškai tas pats. Jei lygintume celiuliozę ir krakmolą, krakmolas geriau hidrolizuojamas. Celiuliozės hidrolizė atliekama rūgščioje aplinkoje ir pirmiausia susidaro disacharidas celiobiozė, o vėliau – gliukozė.
Celiuliozė plačiai naudojama pramonėje, po išgryninimo gaminama mums visiems pažįstama. celofanas(polietilenas ir celofanas liečiant skiriasi vienas nuo kito (celofanas neatrodo „riebus“ ir deformuotas), taip pat dirbtinis pluoštas - viskozė (iš lotynų kalbos viskozus - „klampus“).
Patekę į organizmą, disacharidai (pavyzdžiui, sacharozė, laktozė) ir polisacharidai (krakmolas) hidrolizuojami veikiant specialiems fermentams, kad susidarytų gliukozė ir fruktozė. Ši transformacija gali būti lengvai atliekama burnoje. Jei duonos trupinius kramtote ilgą laiką, tada, veikiant fermentui amilazei, duonoje esantis krakmolas hidrolizuojamas iki gliukozės. Tai sukuria saldų skonį burnoje.

Žemiau yra diagrama celiuliozės hidrolizė

Popieriaus priėmimas

Gryna celiuliozė

Kas, jūsų nuomone, yra įtraukta popieriaus kompozicija?! Tiesą sakant, tai medžiaga, kurią sudaro labai smulkiai susipynę pluoštai celiuliozė. Kai kuriuos iš šių pluoštų jungia vandenilinis ryšys (ryšys, susidarantis tarp grupių – OH – hidroksilo grupė). Popieriaus gavimo būdas II amžiuje prieš Kristų jau buvo žinoma senovės Kinijoje. Tuo metu popierius buvo gaminamas iš bambuko arba medvilnės. Vėliau, IX amžiuje po Kristaus, ši paslaptis atkeliavo į Europą. Dėl gaunantis popierių Jau viduramžiais buvo naudojami lininiai arba medvilniniai audiniai.

Tačiau daugiausia jų rado tik XVIII amžiuje patogus būdas gaunantis popierių- pagamintas iš medžio. O toks popierius, kokį naudojame dabar, pradėtas gaminti tik XIX a.

Pagrindinė žaliava, skirta gaunantis popierių yra celiuliozė. Sausoje medienoje yra apie 40 % šios celiuliozės. Likusią medžio dalį sudaro įvairūs polimerai, susidedantys iš įvairių rūšių cukrų, įskaitant fruktozę, kompleksines medžiagas – fenolio alkoholius, įvairius taninus, magnio, natrio ir kalio druskas, eterinius aliejus.

Celiuliozės paruošimas

Celiuliozės paruošimas susijęs su mechaniniu medienos apdirbimu ir po to vykdant chemines reakcijas su pjuvenomis. Spygliuočiai sumalami į smulkias pjuvenas. Šios pjuvenos dedamos į verdantį tirpalą, kuriame yra NaHSO 4 (natrio vandenilio sulfidas) ir SO 2 (sieros dioksidas). Virimas atliekamas val aukštas kraujo spaudimas(0,5 MPa) ir ilgą laiką (apie 12 valandų). Šiuo atveju tirpale vyksta cheminė reakcija, dėl kurios susidaro medžiaga hemiceliuliozės ir medžiaga lignino (lignino- tai medžiaga, kuri yra aromatinių angliavandenilių mišinys arba aromatinė medžio dalis), taip pat pagrindinis reakcijos produktas - gryna celiuliozė, kuris iškrenta kaip nuosėdos į indą, kuriame vyksta cheminė reakcija. Be to, ligninas savo ruožtu reaguoja su tirpale esančiu sieros dioksidu, todėl susidaro etilo alkoholis, vanilinas, įvairūs taninai ir maistinės mielės.

Tolesnis procesas celiuliozės gamyba susijęs su nuosėdų šlifavimu naudojant ritinius, todėl susidaro apie 1 mm celiuliozės dalelės. O patekusios į vandenį tokios dalelės iš karto išsipučia ir susidaro popierius. Šiame etape popierius dar nepanašus į save ir atrodo kaip celiuliozės pluoštų suspensija vandenyje.

Kitame etape popieriui suteikiamos pagrindinės savybės: tankis, spalva, stiprumas, poringumas, glotnumas, tam molis, titano oksidas, bario oksidas, kreida, talkas ir papildomos rišančios medžiagos. celiuliozės pluoštai. Toliau celiuliozės pluoštai apdorotas specialiais klijais dervos ir kanifolijos pagrindu. Tai susideda iš rezinuoja. Jei į šiuos klijus įpilsite kalio alūno, įvyksta cheminė reakcija ir susidaro aliuminio rezinatų nuosėdos. Ši medžiaga gali apgaubti celiuliozės pluoštus, o tai suteikia jiems atsparumą drėgmei ir stiprumą. Gauta masė tolygiai užtepama ant judančio tinklelio, kur išgręžiama ir išdžiovinama. Čia jau formavimasis popierinis tinklas. Kad popierius būtų lygesnis ir blizgesnis, jis pirmiausia praleidžiamas tarp metalinių, o paskui tarp storų popieriaus volelių (atliekamas kalandravimas), po to popierius specialiomis žirklėmis supjaustomas į lakštus.

Kaip tu manai, Kodėl laikui bėgant popierius pagelsta?!?

Pasirodo, iš medienos išskirtos celiuliozės molekulės susideda iš didelis skaičius struktūriniai vienetai tipo C 6 H 10 O 5, kurie, veikiami vandenilio atomų jonų, per tam tikrą laiką praranda ryšius vienas su kitu, dėl ko sutrinka visa grandinė. Šio proceso metu popierius tampa trapus ir praranda savo pradinę spalvą. Vis dar pasitaiko, kaip sakoma popieriaus rūgštinimas . Blogėjančiam popieriui atkurti naudojamas kalcio bikarbonatas Ca(HCO 3) 2), kuris leidžia laikinai sumažinti rūgštingumą.

Yra dar vienas progresyvesnis metodas, susijęs su dietilcinko medžiagos Zn(C2H5)2 naudojimu. Tačiau ši medžiaga gali savaime užsidegti ore ir net arti vandens!

Celiuliozės pritaikymas

Be to, kad celiuliozė naudojama popieriui gaminti, ji naudojama ir dėl labai naudingų savybių. esterifikacija su įvairiomis neorganinėmis ir organinėmis rūgštimis. Tokių reakcijų metu susidaro esteriai, kurie buvo pritaikyti pramonėje. Pačios cheminės reakcijos metu ryšiai, surišantys celiuliozės molekulės fragmentus, nenutrūksta, o gaunamas naujas. cheminis junginys su eterio grupe -COOR-. Vienas iš svarbius produktus reakcija yra celiuliozės acetatas, kuri susidaro sąveikos metu acto rūgštis(arba jo dariniai, pavyzdžiui, acetaldehidas) ir celiuliozė. Šis cheminis junginys plačiai naudojamas sintetinių pluoštų, tokių kaip acetato pluoštas, gamybai.

Kitas naudingas produktas - celiuliozės trinitratas. Jis susidaro, kai celiuliozės nitrinimas rūgščių mišinys: koncentruotos sieros ir azoto. Celiuliozės trinitratas plačiai naudojamas bedūmio parako (piroksilino) gamyboje. Taip pat yra celiuliozės dinitratas, kuris naudojamas tam tikrų rūšių plastikams gaminti ir

Celiuliozė yra natūralus gliukozės (būtent beta gliukozės likučių) polimeras. augalinės kilmės su linijine molekuline struktūra. Celiuliozė dar kitaip vadinama skaidulomis. Šiame polimere yra daugiau nei penkiasdešimt procentų augaluose esančios anglies. Celiuliozė užima pirmąją vietą tarp organinių junginių mūsų planetoje.

Gryna celiuliozė yra medvilnės pluoštas (iki devyniasdešimt aštuonių procentų) arba linų pluoštas (iki aštuoniasdešimt penkių procentų). Medienoje yra iki penkiasdešimties procentų celiuliozės, o šiauduose – trisdešimt procentų celiuliozės. Kanapėse jo labai daug.

Celiuliozė yra balta. Sieros rūgšties Jis tampa mėlynas, o jodas - rudas. Celiuliozė yra kieta ir pluoštinė, beskonė ir bekvapė, nesuyra dviejų šimtų laipsnių Celsijaus temperatūroje, o užsidega dviejų šimtų septyniasdešimt penkių laipsnių Celsijaus temperatūroje (tai yra degi medžiaga), o kaitinama iki trys šimtai šešiasdešimt laipsnių Celsijaus, jis chars. Jis negali būti ištirpintas vandenyje, bet gali būti ištirpintas amoniako ir vario hidroksido tirpale. Pluoštas yra labai tvirta ir elastinga medžiaga.

Celiuliozės svarba gyviems organizmams

Celiuliozė yra polisacharidinis angliavandenis.

Gyvame organizme angliavandenių funkcijos yra tokios:

1. Struktūros ir atramos funkcija, nes angliavandeniai dalyvauja statant laikančias konstrukcijas, o celiuliozė yra pagrindinis augalų ląstelių sienelių struktūros komponentas.
2. Augalams būdinga apsauginė funkcija (spygliai arba spygliai). Tokie dariniai ant augalų susideda iš negyvų augalų ląstelių sienelių.
3. Plastinė funkcija (kitas pavadinimas yra anabolinė funkcija), nes angliavandeniai yra sudėtingų molekulinių struktūrų komponentai.
4. Energijos tiekimo funkcija, nes angliavandeniai yra gyvų organizmų energijos šaltinis.
5. Sandėliavimo funkcija, nes gyvi organizmai kaupia angliavandenius savo audiniuose kaip maistines medžiagas.
6. Osmosinė funkcija, nes angliavandeniai dalyvauja reguliuojant osmosinį slėgį gyvo organizmo viduje (pavyzdžiui, kraujyje yra nuo šimto miligramų iki šimto dešimties miligramų gliukozės, o kraujo osmosinis slėgis priklauso nuo šio angliavandenio koncentracijos kraujyje). Osmosinis pernešimas pristato mitybos elementai aukštuose medžių kamienuose, nes šiuo atveju kapiliarų perdavimas yra neveiksmingas.
7. Receptorių funkcija, nes kai kurie angliavandeniai randami ląstelės receptorių (ląstelės paviršiaus molekulėse arba ląstelės citoplazmoje ištirpusiose) dalyje. Receptorius ypatingu būdu reaguoja į ryšį su konkrečia chemine molekule, kuri perduoda išorinį signalą, ir perduoda šį signalą į pačią ląstelę.

Biologinis celiuliozės vaidmuo yra:

1. Pluoštas yra pagrindinė augalo ląstelės sienelės struktūrinė dalis. Susidaro fotosintezės rezultatas. Augalinė celiuliozė yra žolėdžių (pavyzdžiui, atrajotojų) maistas, skaidulos skaidomos naudojant fermentą celiulazę. Tai gana reta, todėl gryna celiuliozė žmonių maiste nevartojama.
2. Maiste esančios skaidulos suteikia žmogui sotumo jausmą ir gerina jo žarnyno judrumą (peristaltiką). Celiuliozė gali surišti skystį (iki nulinio taško keturių gramų skysčio viename grame celiuliozės). Storojoje žarnoje jį metabolizuoja bakterijos. Pluoštas suvirinamas nedalyvaujant deguoniui (kūne vyksta tik vienas anaerobinis procesas). Virškinimo rezultatas – žarnyno dujų susidarymas ir skraidymas riebalų rūgštys. Didelis kiekisŠios rūgštys pasisavinamos krauju ir naudojamos kaip energija organizmui. O nepasisavinamų rūgščių ir žarnyno dujų kiekis padidina išmatų tūrį ir pagreitina jų patekimą į tiesiąją žarną. Taip pat šių rūgščių energija naudojama kiekiui padidinti naudinga mikroflora storojoje žarnoje ir ten palaiko jo gyvybę. Kai kiekis maistinė lasteliena padidėja maisto kiekis, tada naudingo kiekis žarnyno bakterijos pagerėja vitaminų medžiagų sintezė.
3. Jei į savo maistą pridėsite trisdešimt iki keturiasdešimt penkių gramų sėlenų (yra ląstelienos), pagamintų iš kviečių, tada išmatos padidinti nuo septyniasdešimt devynių gramų iki dviejų šimtų dvidešimt aštuonių gramų per dieną, o jų judėjimo laikotarpis sutrumpėja nuo penkiasdešimt aštuonių valandų iki keturiasdešimties valandų. Kai į maistą reguliariai dedama skaidulų, išmatos tampa minkštesnės, o tai padeda išvengti vidurių užkietėjimo ir hemorojaus.
4. Kai maiste yra daug skaidulų (pavyzdžiui, sėlenose), tada organizmas sveikas žmogus, ir paciento kūną cukrinis diabetas pirmasis tipas, tampa atsparesnis gliukozei.
5. Skaidulos, kaip šepetėlis, pašalina nešvarias nuosėdas nuo žarnyno sienelių ir susigeria toksiškos medžiagos, paima cholesterolį ir pašalina jį iš organizmo natūraliai. Gydytojai padarė išvadą, kad žmonės, kurie valgo ruginė duona o sėlenos rečiau serga gaubtinės žarnos vėžiu.

Daugiausia skaidulų yra kviečių ir rugių sėlenose, duonoje iš rupiai maltų miltų, duonoje iš baltymų ir sėlenų, džiovintuose vaisiuose, morkose, grūduose, burokėliuose.

Celiuliozės pritaikymas

Žmonės jau naudoja celiuliozę ilgam laikui. Pirmiausia mediena buvo naudojama kaip kuras ir lentos statyboms. Tada iš medvilnės, linų ir kanapių pluoštų buvo gaminami įvairūs audiniai. Pramonė pirmiausia cheminis apdorojimas medienos medžiaga pradėta praktikuoti dėl popieriaus gaminių gamybos plėtros.

Šiuo metu celiuliozė naudojama įvairiose pramonės srityse. O būtent pramonės reikmėms jis gaunamas daugiausia iš medienos žaliavų. Celiuliozė naudojama plaušienos ir popieriaus gaminių gamyboje, įvairių audinių gamyboje, medicinoje, lakų gamyboje, organinio stiklo gamyboje ir kitose pramonės srityse.

Panagrinėkime jo taikymą išsamiau

Šilko acetatas gaunamas iš celiuliozės ir jos esterių, nenatūralūs pluoštai ir celiuliozės acetato plėvelė, kuri nedega. Nedūminis parakas gaminamas iš piroksilino. Iš celiuliozės gaminamos storos medicininės plėvelės (kolodijos) ir celiulioidas (plastikas), skirtos žaislams, plėvelėms ir fotojuostoms. Jie gamina siūlus, virves, vatą, Skirtingos rūšys kartonas, statybinė medžiaga laivų ir namų statybai. Jie taip pat gauna gliukozės (medicinos reikmėms) ir etilo alkoholio. Celiuliozė naudojama ir kaip žaliava, ir kaip cheminio apdorojimo medžiaga.

Popieriaus gamybai reikia daug gliukozės. Popierius yra plonas pluoštinis celiuliozės sluoksnis, kuris buvo susmulkintas ir supresuotas naudojant specialią įrangą, kad būtų sukurtas plonas, tankus, lygus popieriaus gaminio paviršius (rašalas neturėtų nutekėti ant jo). Iš pradžių popieriui gaminti naudota tik augalinės kilmės medžiaga, iš jos išgaunamas mechaniškai (ryžių stiebai, medvilnė, skudurai).

Bet knygų spausdinimas vystėsi labai sparčiais tempais, pradėti leisti ir laikraščiai, tad tokiu būdu pagaminto popieriaus nebeužteko. Žmonės išsiaiškino, kad medienoje yra daug pluošto, todėl į augalinę masę, iš kurios buvo gaminamas popierius, pradėjo dėti maltos medienos žaliavos. Tačiau šis popierius greitai suplyšo ir per labai ilgą laiką pagelto. trumpam laikui, ypač kai ilgą laiką veikia šviesa.

Todėl jie pradėjo vystytis skirtingi metodai medienos medžiagų apdirbimas chemikalai, kurios leidžia iš jos išskirti iš įvairių priemaišų išvalytą celiuliozę.

Celiuliozei gauti medienos drožlės ilgą laiką virinamos reagentų (rūgšties ar šarmo) tirpale, tada gautas skystis išvalomas. Taip gaminama gryna celiuliozė.

Rūgštiniai reagentai yra sieros rūgštis, naudojama celiuliozei gaminti iš medienos su nedideliu dervos kiekiu.

Šarminiai reagentai apima:

1. sodos reagentai užtikrina celiuliozės gamybą iš kietmedžių ir vienmečių augalų (tokia celiuliozė yra gana brangi);
2. sulfatiniai reagentai, iš kurių labiausiai paplitęs yra natrio sulfatas (baltojo skysčio gamybos pagrindas ir jis jau naudojamas kaip reagentas gaminant celiuliozę iš bet kokių augalų).

Po visų gamybos etapų popierius naudojamas pakuočių, knygų ir raštinės reikmenų gamybai.

Iš to, kas išdėstyta pirmiau, galime daryti išvadą, kad celiuliozė (ląsteliena) turi svarbią žmogaus žarnyną valončią ir gydomąją vertę, taip pat naudojama daugelyje pramonės sričių.

Sudėtinis angliavandenis iš polisacharidų grupės, kuris yra augalų ląstelių sienelės dalis, vadinamas celiulioze arba pluoštu. Šią medžiagą 1838 m. atrado prancūzų chemikas Anselme Payen. Celiuliozės formulė yra (C 6 H 10 O 5) n.

Struktūra

Nepaisant bendrų savybių, celiuliozė skiriasi nuo kitų augalinis polisacharidas- krakmolas. Celiuliozės molekulė yra ilga, išskirtinai neišsišakojusi sacharidų grandinė. Skirtingai nuo krakmolo, kurį sudaro α-gliukozės liekanos, jame yra daug β-gliukozės liekanų, susietų viena su kita.

Dėl tankios linijinės molekulių struktūros susidaro skaidulos.

Ryžiai. 1. Celiuliozės molekulės sandara.

Celiuliozė turi didesnis laipsnis polimerizacija nei krakmolas.

Kvitas

Pramoninėmis sąlygomis celiuliozė verdama iš medienos (drožlių). Šiuo tikslu naudojami rūgštiniai arba šarminiai reagentai. Pavyzdžiui, natrio hidrosulfitas, natrio hidroksidas, šarmas.

Virimo metu susidaro celiuliozė su organinių junginių priemaiša. Norėdami jį išvalyti, naudokite šarminį tirpalą.

Fizinės savybės

Pluoštas yra beskonė, balta, kieta pluoštinė medžiaga. Celiuliozė blogai tirpsta vandenyje ir organiniuose tirpikliuose. Ištirpsta Šveitzerio reagente – vario (II) hidroksido amoniako tirpale.

Pagrindinės fizinės savybės:

• sunaikinama 200°C temperatūroje;
• dega 275°C temperatūroje;
• savaime užsidega 420°C temperatūroje;
• lydosi 467°C temperatūroje.

Gamtoje celiuliozė randama augaluose. Jis susidaro fotosintezės metu ir augaluose atlieka struktūrinę funkciją. Is maisto priedas E460.

Ryžiai. 2. Augalų ląstelės sienelė.

Cheminės savybės

Kadangi viename sacharide yra trys hidroksilo grupės, pluoštas pasižymi daugiahidroksilių alkoholių savybėmis ir gali dalyvauti esterinimo reakcijose, kad susidarytų esteriai. Skildamas be deguonies, suyra į anglį, vandenį ir lakiuosius organinius junginius.

Pagrindinis Cheminės savybės pluoštai pateikti lentelėje.

Reakcija	apibūdinimas	Lygtis
Hidrolizė	Atsiranda kaitinant rūgščioje aplinkoje, kai susidaro gliukozė	(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O (t°, H 2 SO 4) → nC 6 H 12 O 6
Su acto anhidridu	Triacetilceliuliozės susidarymas esant sieros ir acto rūgštims	(C 6 H 10 O 5) n + 3nCH 3 COOH (H 2 SO 4) → (C 6 H 7 O 2 (OCOCH 3) 3) n + 3 nH 2 O
Nitravimas	Įprastoje temperatūroje reaguoja su koncentruota azoto rūgštimi. Susidaro esteris – celiuliozės trinitratas arba piroksilinas, naudojamas bedūmiams milteliams gaminti	(C 6 H 10 O 5) n + nHNO 3 (H 2 SO 4) → n
	Visiška oksidacija vyksta iki anglies dioksido ir vandens	(C 6 H 10 O 5) n + 6nO 2 (t°) → 6nCO 2 + 5nH 2 O

Ryžiai. 3. Piroksilinas.

Celiuliozė daugiausia naudojama popieriui gaminti, taip pat esteriams, alkoholiams ir gliukozei gaminti.

Ko mes išmokome?

Celiuliozė arba pluoštas yra angliavandenių klasės polimeras, susidedantis iš β-gliukozės likučių. Augalų ląstelių sienelių dalis. Tai balta beskonė medžiaga, formuojanti pluoštus, kurie blogai tirpsta vandenyje ir organiniuose tirpikliuose. Celiuliozė iš medienos išskiriama verdant. Junginys vyksta esterinimo ir hidrolizės reakcijose ir gali suskaidyti nesant oro. Visiškai suyra, susidaro vanduo ir anglies dioksidas.