Chemické vlastnosti celulózy. Fyzikálne a chemické vlastnosti celulózy

Celulóza– jeden z najbežnejších prírodných polysacharidov, hlavná zložka a hlavný štruktúrny materiál bunkové steny rastliny. Obsah celulózy vo vláknach bavlníkových semien je 95-99,5%, v lykových vláknach (ľan, juta, ramie) 60-85%, v tkanive dreva (v závislosti od druhu stromu, jeho veku, podmienok pestovania) 30-55%, v zelených listoch, tráve, nižších rastlinách 10-25%. Takmer v individuálnom stave sa celulóza nachádza v baktériách rodu Acetobacter. Spoločníkmi celulózy v bunkových stenách väčšiny rastlín sú ďalšie štruktúrne polysacharidy, ktoré sa líšia štruktúrou a sú tzv. hemicelulózy– xylán, manán, galaktán, arabán atď. (pozri časť „Hemicelulózy“), ako aj nesacharidové látky (lignín – priestorový polymér aromatickej štruktúry, oxid kremičitý, živicové látky atď.).

Celulóza určuje mechanickú pevnosť bunkovej membrány a rastlinného tkaniva ako celku. Distribúcia a orientácia celulózových vlákien vzhľadom na os rastlinnej bunky s použitím dreva ako príkladu sú znázornené na obr. Je tam prezentovaná aj submikrónová organizácia bunkovej steny.

Stena bunky zrelého dreva spravidla obsahuje primárnu a sekundárnu bunkovú stenu (obr. 1). Ten obsahuje tri vrstvy – vonkajšiu, strednú a vnútornú.

V primárnom obale sú prírodné celulózové vlákna usporiadané náhodne a tvoria sieťovú štruktúru ( rozptýlená textúra). Celulózové vlákna v sekundárnom obale sú orientované vo všeobecnosti navzájom paralelne, čo dáva rastlinnému materiálu vysokú pevnosť v ťahu. Stupeň polymerizácie a kryštalinita celulózy v sekundárnom obale je vyšší ako v primárnom obale.

Vo vrstve S 1 sekundárny plášť (obr. 1, 3 ) smer celulózových vlákien je vo vrstve takmer kolmý na os bunky S 2 (obr. 1, 4 ) zvierajú s osou bunky ostrý (5-30) uhol. Orientácia vlákna vo vrstve S 3 sa značne líši a môže sa líšiť aj v susedných tracheidách. V smrekových tracheidách sa teda uhol medzi prevládajúcou orientáciou celulózových vlákien a bunkovou osou pohybuje od 30-60 a vo vláknach väčšiny tvrdých drevín je to 50-80. Medzi vrstvami R A S 1 , S 1 a S 2 , S 2 a S 3 sú pozorované prechodné oblasti (lamely) s inou mikroorientáciou vlákien ako v hlavných vrstvách sekundárneho obalu.

Technická celulóza je vláknitý polotovar získaný čistením rastlinných vlákien od necelulózových zložiek. Celulóza sa zvyčajne nazýva podľa typu suroviny ( drevo, bavlna), spôsob ťažby z dreva ( siričitan, síran), ako aj na určený účel ( viskóza, acetát atď.).

Potvrdenie

1.Technológia výroby drevnej buničiny zahŕňa nasledujúce operácie: odstraňovanie kôry z dreva (štekanie); získavanie drevených triesok; varenie drevnej štiepky (v priemysle sa varenie vykonáva síranovou alebo siričitanovou metódou); triedenie; bielenie; sušenie; rezanie

Sulfitová metóda. Smrekové drevo sa ošetrí vodným roztokom hydrogénsiričitanu vápenatého, horečnatého, sodného alebo amónneho, potom sa teplota zvýši na 105-110°C na 1,5-4 hodiny a pri tejto teplote sa varí 1-2 hodiny. Potom zvýšte teplotu na 135-150°C a varte 1-4 hodiny. V tomto prípade sa všetky necelulózové zložky dreva (hlavne lignín a hemicelulózy) stanú rozpustnými a zostane delignifikovaná celulóza.

Sulfátová metóda. Odrezky akéhokoľvek druhu dreva (rovnako ako trstina) sú ošetrené varným lúhom, čo je vodný roztok lúhu sodného a sulfidu sodného (NaOH + Na 2 S). Do 2-3 hodín zvýšte teplotu na 165-180°C a varte pri tejto teplote 1-4 hodiny. Necelulózové zložky prevedené do rozpustného stavu sa z reakčnej zmesi odstránia a zostane celulóza očistená od nečistôt.

2.Bavlnená buničina získané z bavlny linters. Prijímacia technológia zahŕňa mechanické čistenie, alkalické varenie (v 1-4% vodnom roztoku NaOH pri teplote 130-170°C) a bielenie. Elektrónové mikrofotografie bavlnených celulózových vlákien sú znázornené na obr.

3. Bakteriálna celulóza syntetizované baktériami rodu Acetobacter. Výsledná bakteriálna celulóza má vysokú molekulovú hmotnosť a úzku distribúciu molekulovej hmotnosti.

Úzka distribúcia molekulovej hmotnosti je vysvetlená nasledovne. Pretože uhľohydráty vstupujú do bakteriálnej bunky rovnomerne, priemerná dĺžka výsledných celulózových vlákien sa časom úmerne zvyšuje. V tomto prípade nie je badateľný nárast priečnych rozmerov mikrovlákien (mikrofibríl). Priemerná rýchlosť rastu bakteriálnych celulózových vlákien je ~0,1 μm/min, čo zodpovedá polymerizácii 107-108 glukózových zvyškov za hodinu na bakteriálnu bunku. Preto sa priemerne v každej bakteriálnej bunke za sekundu prichytí 103 glukopyranózových jednotiek na rastúce konce nerozpustných celulózových vlákien.

Mikrovlákna bakteriálnej celulózy rastú z oboch koncov vlákna na oba rovnakou rýchlosťou. Makromolekulárne reťazce vo vnútri mikrofibríl sú usporiadané antiparalelne. Pre iné typy celulóz sa takéto údaje nezískali. Elektrónový mikrosnímok bakteriálnych celulózových vlákien je na obr. Je vidieť, že vlákna majú približne rovnakú dĺžku a plochu prierezu.

Celý náš život nás obklopuje veľké množstvo predmety - kartónové škatule, ofsetový papier, celofánové vrecká, viskózové oblečenie, bambusové uteráky a mnoho ďalšieho. Málokto však vie, že pri ich výrobe sa aktívne používa celulóza. Čo je to za skutočne magickú látku, bez ktorej takmer žiadna moderna priemyselný podnik? V tomto článku si povieme o vlastnostiach celulózy, jej použití v rôznych odboroch, ako aj to, z čoho je extrahovaný a čo to je chemický vzorec. Začnime možno od začiatku.

Detekcia látok

Vzorec celulózy objavil francúzsky chemik Anselme Payen počas pokusov o rozdeľovaní dreva na jeho zložky. Po ošetrení kyselinou dusičnou vedec zistil, že počas chemická reakcia vzniká vláknitá látka podobná bavlne. Po dôkladnej analýze výsledného materiálu získal Payen chemický vzorec celulózy - C6H10O5. Popis procesu bol publikovaný v roku 1838 a jeho vlastný vedecké meno látka bola prijatá v roku 1839.

Dary prírody

Dnes je s istotou známe, že takmer všetky mäkké časti rastlín a živočíchov obsahujú určité množstvo celulózy. Napríklad rastliny potrebujú túto látku na normálny rast a vývoj, presnejšie na tvorbu membrán novovytvorených buniek. Zložením patrí medzi polysacharidy.

V priemysle sa spravidla získava prírodná celulóza z ihličnatých a listnatých stromov - suché drevo obsahuje až 60% tejto látky, ako aj spracovaním bavlneného odpadu, ktorý obsahuje asi 90% celulózy.

Je známe, že ak sa drevo zahrieva vo vákuu, teda bez prístupu vzduchu, dochádza k tepelnému rozkladu celulózy, čím vzniká acetón, metylalkohol, voda, kyselina octová a drevené uhlie.

Napriek bohatej flóre planéty už nie je dostatok lesov na produkciu množstva chemických vlákien potrebných pre priemysel – použitie celulózy je príliš rozsiahle. Preto sa stále viac získava zo slamy, tŕstia, kukuričných stoniek, bambusu a tŕstia.

Syntetická celulóza s použitím rôznych technologických procesov pochádza z uhlia, ropy, zemného plynu a bridlice.

Z lesa do dielní

Pozrime sa na korisť technická celulóza z dreva je zložitý, zaujímavý a zdĺhavý proces. V prvom rade sa drevo dovezie do výroby, nareže sa na veľké úlomky a odstráni sa kôra.

Očistené tyčinky sa potom spracujú na štiepky a triedia, potom sa varia v lúhu. Výsledná celulóza sa oddelí od alkálie, potom sa vysuší, nareže a zabalí na prepravu.

Chémia a fyzika

Aké chemické a fyzikálne tajomstvá sa ukrývajú vo vlastnostiach celulózy okrem toho, že ide o polysacharid? V prvom rade táto látka biely. Ľahko sa zapaľuje a dobre horí. Rozpúšťa sa v komplexných zlúčeninách vody s hydroxidmi určitých kovov (meď, nikel), s amínmi, ako aj v kyselinách sírových a fosforečných, koncentrovaný roztok chlorid zinočnatý.

Celulóza sa nerozpúšťa v dostupných domácich rozpúšťadlách a bežnej vode. Stáva sa to preto, že dlhé vláknité molekuly tejto látky sú spojené do zvláštnych zväzkov a sú umiestnené navzájom paralelne. Celá táto „štruktúra“ je navyše posilnená vodíkovými väzbami, a preto molekuly slabého rozpúšťadla alebo vody jednoducho nemôžu preniknúť dovnútra a zničiť tento silný plexus.

Najtenšie nite, ktorých dĺžka sa pohybuje od 3 do 35 milimetrov, spojené do zväzkov - takto môžete schematicky znázorniť štruktúru celulózy. Dlhé vlákna sa využívajú v textilnom priemysle, krátke vlákna sa využívajú pri výrobe napríklad papiera a kartónu.

Celulóza sa neroztopí ani nepremení na paru, ale pri zahriatí nad 150 stupňov Celzia sa začne rozkladať, pričom sa uvoľňujú zlúčeniny s nízkou molekulovou hmotnosťou – vodík, metán a oxid uhoľnatý (oxid uhoľnatý). Pri teplotách 350 o C a vyšších dochádza k zuhoľnateniu celulózy.

Zmena k lepšiemu

Chemické symboly tak opisujú celulózu, ktorej štruktúrny vzorec jasne ukazuje molekulu polyméru s dlhým reťazcom pozostávajúcu z opakujúcich sa glukozidových zvyškov. Všimnite si „n“ označujúce ich veľký počet.

Mimochodom, vzorec pre celulózu, odvodený od Anselma Payena, prešiel niekoľkými zmenami. V roku 1934 anglický organický chemik, laureát nobelová cena Walter Norman Haworth študoval vlastnosti škrobu, laktózy a iných cukrov vrátane celulózy. Keď objavil schopnosť tejto látky hydrolyzovať, vykonal vlastné úpravy Payenovho výskumu a vzorec celulózy bol doplnený o hodnotu „n“, čo naznačuje prítomnosť glykozidických zvyškov. Momentálne to vyzerá takto: (C 5 H 10 O 5) n.

Étery celulózy

Je dôležité, aby molekuly celulózy obsahovali hydroxylové skupiny, ktoré môžu byť alkylované a acylované za vzniku rôznych esterov. Toto je ďalší z najdôležitejšie vlastnosti ktorú celulóza má. Štrukturálny vzorec rôzne pripojenia môžu vyzerať takto:

Étery celulózy sú jednoduché alebo zložité. Jednoduché sú metyl-, hydroxypropyl-, karboxymetyl-, etyl-, metylhydroxypropyl- a kyanoetylcelulóza. Komplexné sú dusičnany, sírany a acetáty celulózy, ako aj acetopropionáty, acetylftalylcelulóza a acetobutyráty. Všetky tieto étery sa vyrábajú takmer vo všetkých krajinách sveta v stovkách tisíc ton ročne.

Od fotografického filmu po zubnú pastu

Na čo sú? Spravidla sa étery celulózy široko používajú na výrobu umelých vlákien, rôznych plastov, všetkých druhov filmov (vrátane fotografických), lakov, farieb a používajú sa aj vo vojenskom priemysle na výrobu tuhého raketového paliva, bezdymového prášku a výbušniny.

Okrem toho sú celulózové étery obsiahnuté v sadrových a sadrovo-cementových zmesiach, farbách na tkaniny, zubných pastách, rôznych lepidlách, syntetických čistiace prostriedky, parfumy a kozmetika. Jedným slovom, keby vzorec celulózy nebol objavený už v roku 1838, moderných ľudí by nemal veľa výhod civilizácie.

Takmer dvojičky

Len málo z nich Obyčajní ľudia vie, že celulóza má akési dvojča. Vzorec celulózy a škrobu je rovnaký, ale ide o dve úplne odlišné látky. Aký je rozdiel? Napriek skutočnosti, že obe tieto látky sú prírodné polyméry, stupeň polymerizácie škrobu je oveľa nižší ako stupeň polymerizácie celulózy. A ak budete tápať ďalej a porovnávať štruktúry týchto látok, zistíte, že makromolekuly celulózy sú usporiadané lineárne a len jedným smerom, čím vznikajú vlákna, zatiaľ čo mikročastice škrobu vyzerajú trochu inak.

Oblasti použitia

Jeden z najlepších vizuálnych príkladov prakticky čistej celulózy je obyčajná lekárska vata. Ako viete, získava sa zo starostlivo vyčistenej bavlny.

Druhým, nemenej používaným celulózovým produktom je papier. V skutočnosti ide o tenkú vrstvu celulózových vlákien, starostlivo zlisovaných a zlepených dohromady.

Okrem toho sa z celulózy vyrába viskózová tkanina, ktorá sa pod šikovnými rukami remeselníkov magicky mení na krásne šaty, čalúnenie pre čalúnený nábytok a rôzne ozdobné závesy. Viskóza sa používa aj na výrobu technických pásov, filtrov a kordov pneumatík.

Nezabudnime ani na celofán, ktorý sa vyrába z viskózy. Je ťažké si bez nej predstaviť supermarkety, obchody, baliace oddelenia pôšt. Celofán je všade: sú v ňom zabalené cukríky, sú v ňom balené cereálie, pekárenské výrobky, ako aj tablety, pančuchy a akékoľvek vybavenie, od mobilný telefón a končiac diaľkovým ovládačom k TV.

Okrem toho je v tabletách na chudnutie zahrnutá čistá mikrokryštalická celulóza. Keď sa dostanú do žalúdka, napučiavajú a vytvárajú pocit plnosti. Množstvo jedla skonzumovaného za deň sa výrazne zníži, a teda aj hmotnosť.

Ako môžete vidieť, objav celulózy urobil skutočnú revolúciu nielen v chemickom priemysle, ale aj v medicíne.

Čistá celulóza alebo vláknina(z latinčiny cellula - „bunka“) - sú to látky priamo súvisiace s cukrami. Ich molekuly sú navzájom spojené vodíkovými väzbami (slabé interakcie) a sú tvorené z mnohých (2000 až 3000) zvyškov B-glukózy. Celulóza je hlavnou zložkou každého rastlinná bunka. Nachádza sa v dreve a v škrupinách niektorých druhov ovocia (napríklad slnečnicových semien). IN čistej forme celulóza- Je to biely prášok, nerozpustný vo vode a netvorí pastu. Na vyhodnotenie „dotykom“ čistá celulóza môžete si vziať napríklad vatu alebo chmýří z topoľa bieleho.
Je to prakticky to isté. Ak porovnáme celulózu a škrob, škrob je lepšie hydrolyzovaný. Hydrolýza celulózy sa uskutočňuje v kyslom prostredí a najskôr sa vytvorí disacharid celobióza a potom glukóza.
Celulóza je široko používaná v priemysle, po vyčistení sa vyrába, čo pozná každý z nás. celofán(polyetylén a celofán sa navzájom líšia na dotyk (celofán sa nezdá „mastný“ a pri deformácii „šuští“), ako aj umelé vlákno - viskóza (z latinského viscosus - „viskózne“).
V tele sa disacharidy (napríklad sacharóza, laktóza) a polysacharidy (škrob) hydrolyzujú pôsobením špeciálnych enzýmov za vzniku glukózy a fruktózy. Táto premena sa dá ľahko vykonať vo vašich ústach. Ak strúhanku dlho žujete, potom sa pôsobením enzýmu amylázy škrob obsiahnutý v chlebe hydrolyzuje na glukózu. To vytvára sladkú chuť v ústach.

Nižšie je uvedený diagram hydrolýza celulózy

Prijímanie papiera

Čistá celulóza

Čo je podľa vás zahrnuté zloženie papiera?! V skutočnosti ide o materiál, ktorý pozostáva z veľmi jemne prepletených vlákien celulóza. Niektoré z týchto vlákien sú spojené vodíkovou väzbou (väzba vytvorená medzi skupinami - OH - hydroxylová skupina). Spôsob získavania papiera v 2. storočí pred Kristom ho poznali už v starovekej Číne. Papier sa vtedy vyrábal z bambusu alebo bavlny. Neskôr, v 9. storočí nášho letopočtu, sa toto tajomstvo dostalo do Európy. Pre prijímanie papiera Už v stredoveku sa používali ľanové alebo bavlnené látky.

Ale až v 18. storočí našli najviac pohodlný spôsob prijímanie papiera- vyrobené z dreva. A druh papiera, ktorý teraz používame, sa začal vyrábať až v 19. storočí.

Hlavnou surovinou pre prijímanie papiera je celulóza. Suché drevo obsahuje približne 40 % tejto celulózy. Zvyšok stromu tvoria rôzne polyméry pozostávajúce z cukrov rôznych typov, vrátane fruktózy, komplexných látok - fenolalkoholov, rôznych trieslovín, horčíkových, sodných a draselných solí, éterických olejov.

Príprava celulózy

Príprava celulózy spojené s mechanickým spracovaním dreva a následným vykonávaním chemických reakcií s pilinami. Ihličnaté stromy sa melú na jemné piliny. Tieto piliny sa umiestnia do vriaceho roztoku obsahujúceho NaHS04 (sírovodík sodný) a SO2 (oxid siričitý). Varenie sa vykonáva pri vysoký krvný tlak(0,5 MPa) a dlhodobo (asi 12 hodín). V tomto prípade dochádza v roztoku k chemickej reakcii, ktorej výsledkom je tvorba látky hemicelulóza a látka lignín (lignín- je to látka, ktorá je zmesou aromatických uhľovodíkov alebo aromatická časť stromu), ako aj hlavný produkt reakcie - čistá celulóza, ktorý vypadne ako zrazenina v nádobe, kde prebieha chemická reakcia. Okrem toho lignín zase reaguje s oxidom siričitým v roztoku, čo vedie k produkcii etylalkoholu, vanilínu, rôznych tanínov a výživných kvasiniek.

Ďalší proces výroba buničiny spojené s mletím sedimentu pomocou valcov, výsledkom čoho sú častice celulózy s veľkosťou asi 1 mm. A keď sa takéto častice dostanú do vody, okamžite napučia a vytvoria sa papier. V tomto štádiu sa papier ešte nepodobá a vyzerá ako suspenzia celulózových vlákien vo vode.

V ďalšej fáze sú papieru dané jeho základné vlastnosti: hustota, farba, pevnosť, pórovitosť, hladkosť, na čo slúži hlina, oxid titaničitý, oxid bárnatý, krieda, mastenec a ďalšie látky, ktoré viažu celulózové vlákna. Ďalej celulózové vlákna ošetrené špeciálnym lepidlom na báze živice a kolofónie. Skladá sa to z rezináty. Ak do tohto lepidla pridáte kamenec draselný, dôjde k chemickej reakcii a vytvorí sa zrazenina hlinitých rezinátov. Táto látka je schopná obaliť celulózové vlákna, čo im dáva odolnosť proti vlhkosti a pevnosť. Výsledná hmota sa rovnomerne nanesie na pohyblivú sieťku, kde sa vyžmýka a vysuší. Tu už existuje formácia papierový pás. Aby bol papier hladší a lesklejší, prechádza najprv medzi kov a potom medzi hrubé papierové kotúče (vykonáva sa kalandrovanie), potom sa papier nareže na listy špeciálnymi nožnicami.

Ako si myslíte, že, Prečo papier časom zožltne?!?

Ukazuje sa, že molekuly celulózy, ktoré boli izolované z dreva, pozostávajú z veľké číslo štruktúrne jednotky typu C 6 H 10 O 5, ktoré vplyvom iónov atómu vodíka po určitom čase strácajú medzi sebou väzby, čo vedie k narušeniu celkového reťazca. Pri tomto procese sa papier stáva krehkým a stráca svoju pôvodnú farbu. Stále sa to stáva, ako sa hovorí, okyslenie papiera . Na obnovu poškodeného papiera sa používa hydrogénuhličitan vápenatý Ca(HCO 3) 2), ktorý umožňuje dočasne znížiť kyslosť.

S použitím dietylzinkovej látky Zn(C 2 H 5) 2 súvisí aj iná, progresívnejšia metóda. Táto látka sa však môže samovoľne vznietiť na vzduchu a dokonca aj v blízkosti vody!

Aplikácie celulózy

Okrem toho, že sa celulóza používa na výrobu papiera, využíva sa aj pre jej veľmi užitočné vlastnosti. esterifikácia s rôznymi anorganickými a organickými kyselinami. V procese takýchto reakcií vznikajú estery, ktoré našli uplatnenie v priemysle. Pri samotnej chemickej reakcii sa väzby, ktoré viažu fragmenty molekuly celulózy, neporušia, ale získa sa nová. chemická zlúčenina s éterovou skupinou -COOR-. Jeden z dôležité produkty reakcia je acetát celulózy, ktorý vzniká pri interakcii octová kyselina(alebo jeho deriváty, napríklad acetaldehyd) a celulózu. Táto chemická zlúčenina sa široko používa na výrobu syntetických vlákien, ako je acetátové vlákno.

Ďalší užitočný produkt - trinitrát celulózy. Vzniká vtedy, keď nitrácia celulózy zmes kyselín: koncentrovaná sírová a dusičná. Trinitrát celulózy je široko používaný pri výrobe bezdymového strelného prachu (pyroxylín). Je tu tiež dinitrát celulózy, ktorý sa používa na výrobu určitých druhov plastov a

Celulóza je prírodný polymér glukózy (konkrétne zvyšky beta glukózy) rastlinného pôvodu s lineárnou molekulárnou štruktúrou. Celulóza sa tiež nazýva vláknina iným spôsobom. Tento polymér obsahuje viac ako päťdesiat percent uhlíka, ktorý sa nachádza v rastlinách. Celulóza je na prvom mieste medzi organickými zlúčeninami na našej planéte.

Čistú celulózu tvoria bavlnené vlákna (až deväťdesiatosem percent) alebo ľanové vlákna (až osemdesiatpäť percent). Drevo obsahuje až päťdesiat percent celulózy a slama tridsať percent celulózy. V konope je ho veľa.

Celulóza je biela. Kyselina sírová Sfarbí ho do modra a jód do hneda. Celulóza je tvrdá a vláknitá, bez chuti a zápachu, pri teplote dvesto stupňov Celzia sa nezrúti, ale vznieti sa pri teplote dvestosedemdesiatpäť stupňov Celzia (čiže ide o horľavú látku) a pri zahriatí na tristošesťdesiat stupňov Celzia, zuhoľuje. Nedá sa rozpustiť vo vode, ale môže sa rozpustiť v roztoku amoniaku a hydroxidu medi. Vlákno je veľmi pevný a elastický materiál.

Význam celulózy pre živé organizmy

Celulóza je polysacharidový sacharid.

V živom organizme sú funkcie uhľohydrátov nasledovné:

1. Funkcia štruktúry a podpory, pretože uhľohydráty sa podieľajú na stavbe nosných štruktúr a celulóza je hlavnou zložkou štruktúry stien rastlinných buniek.
2. Ochranná funkcia charakteristická pre rastliny (tŕne alebo tŕne). Takéto útvary na rastlinách pozostávajú zo stien mŕtvych rastlinných buniek.
3. Plastická funkcia (iný názov je anabolická funkcia), pretože uhľohydráty sú súčasťou zložitých molekulárnych štruktúr.
4. Funkcia poskytovania energie, pretože uhľohydráty sú zdrojom energie pre živé organizmy.
5. Zásobná funkcia, pretože živé organizmy ukladajú sacharidy vo svojich tkanivách ako živiny.
6. Osmotická funkcia, pretože sacharidy sa podieľajú na regulácii osmotického tlaku vo vnútri živého organizmu (napríklad krv obsahuje od sto miligramov do stodesať miligramov glukózy a osmotický tlak krvi závisí od koncentrácie tohto uhľohydrátu v krvi). Osmotický prenos dodáva nutričné ​​prvky vo vysokých kmeňoch stromov, pretože kapilárny prenos je v tomto prípade neúčinný.
7. Funkcia receptora, pretože niektoré sacharidy sa nachádzajú v receptívnej časti bunkových receptorov (molekuly na bunkovom povrchu alebo molekuly, ktoré sú rozpustené v bunkovej cytoplazme). Receptor reaguje špeciálnym spôsobom na spojenie so špecifickou chemickou molekulou, ktorá prenáša vonkajší signál, a prenáša tento signál do samotnej bunky.

Biologická úloha celulózy je:

1. Vláknina je hlavnou štrukturálnou súčasťou bunkovej steny rastliny. Vzniká ako výsledok fotosyntézy. Rastlinná celulóza je potravou bylinožravcov (napríklad prežúvavcov), v ich telách sa vláknina rozkladá pomocou enzýmu celuláza. Je pomerne vzácny, takže celulóza vo svojej čistej forme sa v ľudskej potrave nekonzumuje.
2. Vláknina v jedle dodáva človeku pocit plnosti a zlepšuje pohyblivosť (peristaltiku) jeho čriev. Celulóza je schopná viazať kvapalinu (až do nulového bodu štyri gramy kvapaliny na gram celulózy). V hrubom čreve je metabolizovaný baktériami. Vlákno sa zvára bez účasti kyslíka (v tele prebieha len jeden anaeróbny proces). Výsledkom trávenia je tvorba črevných plynov a lietanie mastné kyseliny. Veľká kvantita Tieto kyseliny sú absorbované krvou a používané ako energia pre telo. A množstvo kyselín, ktoré nie sú absorbované, a črevné plyny zvyšujú objem výkalov a urýchľujú jeho vstup do konečníka. Taktiež energia týchto kyselín sa využíva na zvýšenie množstva prospešná mikroflóra v hrubom čreve a podporujú tam jeho život. Keď množstvo vláknina zvyšuje v potravinách, potom objem užitočných črevné baktérie zlepšuje sa syntéza vitamínových látok.
3. Ak do jedla pridáte tridsať až štyridsaťpäť gramov otrúb (obsahujú vlákninu) vyrobených z pšenice, potom výkaly zvýšenie zo sedemdesiatdeväť gramov na dvestodvadsaťosem gramov denne a doba ich pohybu sa skráti z päťdesiatosem hodín na štyridsať hodín. Pri pravidelnom pridávaní vlákniny do jedla sa stolica stáva mäkšou, čo pomáha predchádzať zápche a hemoroidom.
4. Keď je v potravinách veľa vlákniny (napríklad otruby), potom telo zdravý človek a telo pacienta cukrovka prvý typ, stáva sa odolnejším voči glukóze.
5. Vláknina, podobne ako kefka, odstraňuje špinavé usadeniny zo stien čriev a absorbuje toxické látky, berie cholesterol a odstraňuje ho všetok z tela prirodzene. Lekári dospeli k záveru, že ľudia, ktorí jedia ražný chlieb a otruby sú menej pravdepodobné, že budú trpieť rakovinou hrubého čreva.

Najviac vlákniny sa nachádza v otrubách z pšenice a raže, v chlebe z hrubo mletej múky, v chlebe z bielkovín a otrúb, v sušenom ovocí, mrkve, obilninách, repe.

Aplikácie celulózy

Ľudia už používajú celulózu na dlhú dobu. V prvom rade sa ako palivo a dosky na stavbu používal drevený materiál. Potom sa bavlnené, ľanové a konopné vlákna používali na výrobu rôznych látok. Priemysel na prvom mieste chemické ošetrenie drevný materiál sa začal praktizovať v dôsledku rozvoja výroby papierových výrobkov.

V súčasnosti sa celulóza používa v rôznych priemyselných oblastiach. A práve pre priemyselné potreby sa získava najmä z drevných surovín. Celulóza sa používa pri výrobe celulózových a papierových výrobkov, pri výrobe rôznych tkanín, v medicíne, pri výrobe lakov, pri výrobe organického skla a v iných oblastiach priemyslu.

Zvážme jeho aplikáciu podrobnejšie

Acetát hodvábu sa získava z celulózy a jej esterov, neprirodzených vlákien a filmu z acetátu celulózy, ktorý sa neprepaľuje. Bezdymový pušný prach je vyrobený z pyroxylínu. Celulóza sa používa na výrobu hrubého lekárskeho filmu (kolódium) a celuloidu (plastu) na hračky, filmy a fotografické filmy. Vyrábajú nite, povrazy, vatu, rôzne druhy kartón, stavebný materiál na stavbu lodí a domov. Dostávajú tiež glukózu (na lekárske účely) a etylalkohol. Celulóza sa používa ako surovina aj ako látka na chemické spracovanie.

Na výrobu papiera je potrebné veľa glukózy. Papier je tenká vláknitá vrstva celulózy, ktorá bola glejená a lisovaná pomocou špeciálneho zariadenia na vytvorenie tenkého, hustého a hladkého povrchu papierového produktu (atrament by cez ňu nemal pretekať). Najprv sa na výrobu papiera používal iba materiál rastlinného pôvodu, potrebné vlákna sa z neho získavali mechanicky (stopky ryže, bavlna, handry).

Ale kníhtlač sa rozvíjala veľmi rýchlym tempom, začali vychádzať aj noviny, takže takto vyrobený papier už nestačil. Ľudia zistili, že drevo obsahuje veľa vlákniny, a tak začali do rastlinnej hmoty, z ktorej sa vyrábal papier, pridávať mleté ​​drevné suroviny. Ale tento papier sa rýchlo roztrhol a za veľmi dlhú dobu zožltol. krátky čas, najmä pri dlhodobom vystavení svetlu.

Preto sa začali rozvíjať rôzne metódy spracovanie dreveného materiálu chemikálie, ktoré umožňujú z nej izolovať celulózu vyčistenú od rôznych nečistôt.

Na získanie celulózy sa drevené štiepky dlho varia v roztoku činidiel (kyselina alebo zásada), potom sa výsledná kvapalina čistí. Takto sa vyrába čistá celulóza.

Kyslé činidlá zahŕňajú kyselinu sírovú; používa sa na výrobu celulózy z dreva s malým množstvom živice.

Medzi alkalické činidlá patria:

1. sódové činidlá zabezpečujú výrobu celulózy z listnatých drevín a letničiek (taká celulóza je dosť drahá);
2. síranové činidlá, z ktorých najbežnejší je síran sodný (základ na výrobu bieleho lúhu a už sa používa ako činidlo na výrobu celulózy z akýchkoľvek rastlín).

Po všetkých výrobných fázach sa papier používa na výrobu obalov, kníh a papiernictva.

Zo všetkého vyššie uvedeného môžeme usúdiť, že celulóza (vláknina) má dôležitú čistiacu a liečivú hodnotu pre ľudské črevá a využíva sa aj v mnohých oblastiach priemyslu.

Komplexný sacharid zo skupiny polysacharidov, ktorý je súčasťou bunkovej steny rastlín, sa nazýva celulóza alebo vláknina. Látka bola objavená v roku 1838 francúzskym chemikom Anselme Payenom. Vzorec celulózy je (C 6 H 10 O 5) n.

Štruktúra

Napriek spoločným vlastnostiam sa celulóza líši od ostatných rastlinný polysacharid- škrob. Molekula celulózy je dlhý, výlučne nerozvetvený reťazec sacharidov. Na rozdiel od škrobu, ktorý pozostáva z a-glukózových zvyškov, obsahuje veľa β-glukózových zvyškov spojených navzájom.

Vďaka hustej lineárnej štruktúre molekúl tvoria vlákna.

Ryža. 1. Štruktúra molekuly celulózy.

Celulóza má väčší stupeň polymerizácia ako škrob.

Potvrdenie

V priemyselných podmienkach sa celulóza vyvára z dreva (štiepky). Na tento účel sa používajú kyslé alebo alkalické činidlá. Napríklad hydrosiričitan sodný, hydroxid sodný, lúh.

V dôsledku varenia vzniká celulóza s prímesou organických zlúčenín. Na čistenie použite alkalický roztok.

Fyzikálne vlastnosti

Vláknina je biela pevná vláknitá látka bez chuti. Celulóza je slabo rozpustná vo vode a organických rozpúšťadlách. Rozpúšťa sa v Schweitzerovom činidle - amoniakovom roztoku hydroxidu meďnatého (II).

Základné fyzikálne vlastnosti:

• zničené pri 200 °C;
• horí pri 275 °C;
• samovznietenie pri 420 °C;
• topia sa pri 467 °C.

V prírode sa celulóza nachádza v rastlinách. Vzniká pri fotosyntéze a v rastlinách plní štrukturálnu funkciu. Je potravinárska prídavná látka E460.

Ryža. 2. Bunková stena rastlín.

Chemické vlastnosti

Vďaka prítomnosti troch hydroxylových skupín v jednom sacharide má vláknina vlastnosti viacmocných alkoholov a je schopná vstúpiť do esterifikačných reakcií za vzniku esterov. Pri rozklade bez kyslíka sa rozkladá na drevené uhlie, vodu a prchavé organické zlúčeniny.

Základné Chemické vlastnosti vlákna sú uvedené v tabuľke.

Reakcia	Popis	Rovnica
Hydrolýza	Vzniká pri zahrievaní v kyslom prostredí s tvorbou glukózy	(C6H1005) n + nH20 (t°, H2S04) → nC6H1206
S acetanhydridom	Tvorba triacetylcelulózy v prítomnosti kyseliny sírovej a octovej	(C6H1005) n + 3nCH3COOH (H2SO4) → (C6H702 (OCOCH3) 3) n + 3nH20
Nitrácia	Reaguje s koncentrovanou kyselinou dusičnou pri bežnej teplote. Vznikne ester – trinitrát celulózy alebo pyroxylín, ktorý sa používa na výrobu bezdymového prášku	(C6H1005) n + nHN03 (H2S04) → n
	Nastáva úplná oxidácia na oxid uhličitý a vodu	(C6H1005) n + 6n02 (t°) → 6nC02 + 5nH20

Ryža. 3. Pyroxylín.

Celulóza sa používa hlavne na výrobu papiera, ako aj na výrobu esterov, alkoholov a glukózy.

Čo sme sa naučili?

Celulóza alebo vláknina je polymér z triedy uhľohydrátov pozostávajúci zo zvyškov β-glukózy. Časť bunkových stien rastlín. Je to biela látka bez chuti, ktorá tvorí vlákna, ktoré sú zle rozpustné vo vode a organických rozpúšťadlách. Celulóza sa izoluje z dreva varením. Zlúčenina podlieha esterifikácii a hydrolýze a môže sa rozkladať v neprítomnosti vzduchu. Keď sa úplne rozloží, tvorí vodu a oxid uhličitý.