Büyük petrol ve gaz ansiklopedisi. Selüloz nedir? Bitki lifi-polisakkarit

Selüloz (C 6 H 10 O 5) n – doğal bir polimer, β-glikoz kalıntılarından oluşan bir polisakarit, moleküller doğrusal bir yapıya sahiptir. Bir glikoz molekülünün her bir kalıntısı üç hidroksil grubu içerir, dolayısıyla polihidrik alkolün özelliklerini sergiler.

Fiziki ozellikleri

Selüloz, suda veya sıradan organik çözücülerde çözünmeyen lifli bir maddedir ve higroskopiktir. Mükemmel mekanik ve kimyasal dayanıma sahiptir.

1. Selüloz veya lif, bitkilerin bir parçasıdır ve içlerinde hücre duvarları oluşturur.

2. Adının geldiği yer burasıdır (Latince “hücre” - hücreden).

3. Selüloz bitkilere gerekli gücü ve esnekliği verir ve adeta onların iskeletidir.

4. Pamuk lifleri %98'e kadar selüloz içerir.

5. Keten ve kenevir lifleri de esas olarak selülozdan oluşur; ahşapta bu oran yaklaşık %50'dir.

6. Kağıt ve pamuklu kumaşlar selülozdan yapılan ürünlerdir.

7. Selülozun özellikle saf örnekleri, saflaştırılmış pamuktan elde edilen pamuk yünü ve filtre (yapıştırılmamış) kağıdıdır.

8. Doğal malzemelerden izole edilen selüloz, suda veya sıradan organik çözücülerde çözünmeyen katı, lifli bir maddedir.

Kimyasal özellikler

1. Selüloz, glikoz oluşturmak üzere hidrolize uğrayan bir polisakkarittir:

(C 6 H 10 Ö 5) n + nH 2 Ö → nC 6 H 12 Ö 6

2. Selüloz, esterler oluşturmak için esterleşme reaksiyonlarına giren polihidrik bir alkoldür

(C 6 H 7 O 2 (OH) 3) n + 3nCH3 COOH → 3nH 2 O + (C 6 H 7 O 2 (OCOCH 3) 3) n

selüloz triasetat

Selüloz asetatlar, ipek asetat, film (film) ve vernik üretiminde kullanılan yapay polimerlerdir.

Başvuru

Selülozun kullanım alanları çok çeşitlidir. Ondan kağıt, kumaş, vernik, film elde edilir. patlayıcılar, suni ipek (asetat, viskon), plastikler (selüloit), glikoz ve çok daha fazlası.

Doğada selülozun bulunması.

1. Doğal liflerde selüloz makromolekülleri tek yönde bulunur: lif ekseni boyunca yönlendirilirler.

2. Makromoleküllerin hidroksil grupları arasında ortaya çıkan çok sayıda hidrojen bağı, bu liflerin yüksek mukavemetini belirler.

3. Pamuk, keten vb. eğirme işleminde bu temel lifler daha uzun iplikler halinde dokunur.

4. Bu, içindeki makromoleküllerin doğrusal bir yapıya sahip olmalarına rağmen daha rastgele konumlandırılmaları ve tek yönde yönlendirilmemeleri ile açıklanmaktadır.

Farklı siklik glikoz formlarından nişasta ve selüloz makromoleküllerinin yapısı, bunların özelliklerini önemli ölçüde etkiler:

1) nişasta önemli bir insan gıda ürünüdür; selüloz bu amaç için kullanılamaz;

2) Bunun nedeni, nişasta hidrolizini destekleyen enzimlerin, selüloz kalıntıları arasındaki bağlara etki etmemesidir.

Tianshi selüloz, selüloz
Selüloz(Latince selülozdan Fransız selüloz - “hücre, hücre”) - karbonhidrat, (C6H10O5)n formülüne sahip polimer, beyaz katı, suda çözünmez, molekül doğrusal (polimer) bir yapıya sahiptir, yapısal birim bir β-glikozdur kalıntı Polisakkarit, tüm yüksek bitkilerin hücre duvarlarının ana bileşenidir.

• 1. Tarih
• 2 Fiziksel özellikler
• 3 Kimyasal özellikler
• 4 Makbuz
• 5 Uygulama
• 6 Doğada olmak
  • 6.1 Hücre duvarlarının organizasyonu ve işlevi
  • 6.2 Biyosentez
• 7 İlginç gerçekler
• 8 Not
• 9 Ayrıca bakınız
• 10 Bağlantı

Hikaye

Selüloz, 1838'de Fransız kimyager Anselme Payen tarafından keşfedildi ve tanımlandı.

Fiziki ozellikleri

Selüloz, ısıtıldığında (200 °C'ye kadar) çökmeyen, beyaz, katı, stabil bir maddedir. Yanıcı bir maddedir, tutuşma sıcaklığı 275 °C, kendiliğinden tutuşma sıcaklığı 420 °C (pamuk selüloz). Nispeten sınırlı sayıda çözücüde çözünür - geçiş metali hidroksitlerinin (Cu, Cd, Ni) NH3 ve aminlerle kompleks bileşiklerinin sulu karışımları, bazı mineraller (H2SO4, H3PO4) ve organik (trifloroasetik) asitler, amin oksitler, bazı sistemler ( örneğin sodyum demir kompleksi - amonyak - alkali, DMF - N2O4)..

Selüloz, yan dalları olmayan, 300-10.000 glikoz birimi içeren uzun bir ipliktir. Bu iplikler birçok hidrojen bağıyla birbirine bağlanır ve bu da selüloza esnekliğini korurken daha fazla mekanik mukavemet kazandırır.

Gıda katkı maddesi E460 olarak kayıtlıdır.

Kimyasal özellikler

Selüloz, selülozun hidrolizi sırasında oluşan glikoz moleküllerinin kalıntılarından oluşur:

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

Sülfürik asit ve iyot, hidroliz nedeniyle selüloz mavisine renk verir. Bir iyot - yalnızca kahverengi renkte.

Nitrik asit ile reaksiyona girdiğinde nitroselüloz (selüloz trinitrat) oluşur:

Selülozun asetik asit ile esterifikasyonu sürecinde selüloz triasetat elde edilir:

Selülozun çözülmesi ve daha fazla kimyasal dönüşüme uğraması son derece zordur, ancak iyonik bir sıvı gibi uygun bir solvent ortamında bu işlem verimli bir şekilde gerçekleştirilebilir.

Heterojen hidroliz sırasında, n parametresi, amorf fazın hidrolizinin tamamlanmasından kaynaklanan belirli bir sabit değere (hidroliz sonrası polimerizasyon derecesinin sınırlayıcı değeri) azalır. Pamuk selüloz sınırına kadar hidrolize edildiğinde, serbest akışlı kar beyazı bir toz elde edilir - mikrokristalin selüloz (% 70-85 kristallik derecesi; ortalama kristalit uzunluğu 7-10 nm), suda dağıldığında tiksotropik bir jel oluşur. Asetoliz sırasında selüloz, indirgeyici disakarit selobiyoza (formül I) ve bunun oligomer homologlarına dönüştürülür.

Selülozun termal yıkımı 150 °C'de başlar ve düşük moleküler ağırlıklı bileşiklerin (H2, CH4, CO, alkoller, karbonil bileşikleri, karbonil türevleri vb.) ve daha karmaşık yapıya sahip ürünlerin salınmasına yol açar. Ayrışmanın yönü ve derecesi yapısal modifikasyonun tipine, kristallik derecesine ve polimerizasyona göre belirlenir. Ana bozunma ürünlerinden biri olan levoğlukozanın verimi ağırlıkça %60-63 (pamuk selüloz) ile %4-5 (viskon lifleri) arasında değişmektedir.

Selüloz pirolizi süreci Genel görünüm Termal analize göre aşağıdaki şekilde ilerlemektedir. İlk olarak, fiziksel olarak bağlı su, 90 ila 150 °C arasındaki geniş bir sıcaklık aralığında buharlaşır. Selülozun ağırlık kaybı ile aktif ayrışması 280 °C'de başlar ve yaklaşık 370 °C'de sona erer. Maksimum kütle kaybı oranı 330-335 °C'de meydana gelir (D7T eğrisi). Aktif ayrışma döneminde numunenin kütlesinin yaklaşık% 60-65'i kaybolur. Daha fazla ağırlık kaybı daha düşük bir oranda meydana gelir; 500 °C'de geri kalan selüloz numunesinin %15-20'sidir (7T eğrisi). Aktif ayrışma ısı emilimi (DHL eğrisi) ile gerçekleşir. Endotermik süreç, 365 °C'de, yani ana kütle kaybından sonra maksimum ısı salınımıyla ekzotermik hale gelir. Maksimum 365 °C'deki ekzotermikler, birincil ürünlerin ayrışması ile ikincil reaksiyonlarla ilişkilidir. Termal analiz vakumda yapılırsa, yani birincil ürünlerin tahliyesi sağlanırsa, DTA eğrisindeki ekzotermik tepe noktası kaybolur.

İlginçtir ki, selülozun farklı ısıtma süreleri ile farklı kimyasal işlemler meydana gelir.

Bir numune dalga boyuna sahip bir ışıkla ışınlandığında< 200 нм протекает фотохимическая деструкция целлюлозы, в результате которой снижается степень полимеризации, увеличиваются полидисперсность, содержание карбонильных и карбоксильных групп.

Fiş

Endüstriyel yöntemle selüloz, endüstriyel komplekslerin (değirmenler) bir parçası olan kağıt hamuru fabrikalarında odun talaşlarının kaynatılmasıyla üretilir. Kullanılan reaktiflerin türüne bağlı olarak, aşağıdaki hamur pişirme yöntemleri ayırt edilir:

• Ekşi:
  • Sülfit. Pişirme çözeltisi, sülfürik asit ve bunun tuzunu, örneğin sodyum hidrosülfit içerir. Bu yöntem, düşük reçineli ağaç türlerinden selüloz elde etmek için kullanılır: ladin, köknar.
  • nitrat. Yöntem, pamuk selülozunun yaklaşık 100 °C sıcaklıkta ve atmosferik basınçta 1-3 saat boyunca %5-8 HNO3 ile işlenmesini, ardından yıkama ve NaOH çözeltisiyle ekstraksiyon seyreltmesini içerir.
• Alkali:
  • Natronny. Bir sodyum hidroksit çözeltisi kullanılır. Yaprak döken odunlardan ve yıllık bitkilerden selüloz elde etmek için soda yöntemi kullanılabilir. Bu yöntemin avantajı yokluğudur. hoş olmayan koku kükürt bileşikleri, dezavantajları - elde edilen selülozun yüksek maliyeti. Yöntem pratikte kullanılmamaktadır.
  • Sülfat. Günümüzün en yaygın yöntemi. Reaktif olarak beyaz likör adı verilen, sodyum hidroksit ve sodyum sülfür içeren bir çözelti kullanılır. Yöntem adını, kağıt hamuru fabrikalarında beyaz likör için sülfürün elde edildiği sodyum sülfattan alıyor. Yöntem her türlü bitki materyalinden selüloz üretmek için uygundur. Dezavantajı seçimdir büyük miktar olumsuz reaksiyonların bir sonucu olarak kötü kokulu kükürt bileşikleri: metil merkaptan, dimetil sülfür vb.

Pişirildikten sonra elde edilen teknik selüloz çeşitli yabancı maddeler içerir: lignin, hemiselüloz. Selülozun kimyasal işlem için kullanılması amaçlanıyorsa (örneğin, yapay lifler üretmek için), o zaman hemiselülozları uzaklaştırmak için soğuk veya sıcak alkali çözeltiyle rafinasyon işlemine tabi tutulur.

Artık lignini çıkarmak ve hamuru beyaz hale getirmek için ağartılır. 20. yüzyıldaki geleneksel klorlu ağartma iki adımı içeriyordu:

• klor tedavisi - lignin makromoleküllerini yok etmek için;
• alkali muamelesi - lignin yıkımının ortaya çıkan ürünlerini çıkarmak için.

1970'li yıllardan itibaren ozonla ağartma da uygulamaya girmiştir. 1980'lerin başında, klorla ağartma sırasında son derece tehlikeli maddelerin (dioksinler) oluşumu hakkında bilgiler ortaya çıktı. Bu, klorun diğer reaktiflerle değiştirilmesi ihtiyacını doğurdu. Şu anda ağartma teknolojileri şu şekilde ayrılmıştır:

• ECF (Elementel klor içermez)- elementel klor kullanılmadan, klor dioksit ile değiştirilmesi.
• TCF (Toplam klorsuz)- Tamamen klorsuz ağartma. Oksijen, ozon, hidrojen peroksit vb. kullanılır.

Başvuru

Selüloz ve esterleri yapay liflerin (viskon, asetat, bakır-amonyaklı ipek, suni kürk) üretiminde kullanılır. Çoğunlukla selülozdan (%99,5'e kadar) oluşan pamuk, kumaş yapımında kullanılır.

Odun hamuru kağıt, plastik, film ve fotoğraf filmleri, vernikler, dumansız toz vb. üretmek için kullanılır.

Doğada olmak

Selüloz, bitki hücre duvarlarının ana bileşenlerinden biridir, ancak bu polimerin farklı bitki hücrelerindeki ve hatta tek bir hücrenin duvarının bazı kısımlarındaki içeriği büyük ölçüde farklılık gösterir. Örneğin, tahılların endosperm hücrelerinin hücre duvarları yalnızca %2 civarında selüloz içerirken, pamuk tohumlarını çevreleyen pamuk lifleri %90'dan fazla selülozdan oluşur. Polar büyüme (polen tüpü, kök kılı) ile karakterize edilen uzun hücrelerin uç bölgesindeki hücre duvarları neredeyse hiç selüloz içermez ve esas olarak pektinlerden oluşur; bu hücrelerin bazal kısımları önemli miktarda selüloz içerir. Ek olarak, hücre duvarındaki selüloz içeriği, intogenez sırasında değişir; genellikle ikincil hücre duvarları şunları içerir: daha fazla selüloz birincil olanlardan daha.

Hücre duvarlarının organizasyonu ve işlevi

Bireysel selüloz makromolekülleri 2 ila 25 bin D-glikoz kalıntısı içerecektir. Hücre duvarlarındaki selüloz, hidrojen bağları ve van der Waals kuvvetleriyle birbirine bağlanan birkaç ayrı makromolekülün (yaklaşık 36) parakristalin düzeneği olan mikrofibriller halinde düzenlenir. Aynı düzlemde bulunan ve hidrojen bağlarıyla birbirine bağlanan makromoleküller, mikrofibril içinde bir tabaka oluşturur. Makromolekül tabakaları da birbirine bağlıdır Büyük bir sayı hidrojen bağları. Hidrojen bağlarının kendisi oldukça zayıf olmasına rağmen, çok sayıda olması nedeniyle selüloz mikrofibrilleri yüksek mekanik mukavemete ve çeşitli enzimlerin etkisine karşı dirence sahiptir. Bir mikrofibrildeki bireysel makromoleküller şu şekilde başlar ve biter: farklı yerler dolayısıyla mikrofibrilin uzunluğu bireysel selüloz makromoleküllerinin uzunluğunu aşmaktadır. Mikrofibrildeki makromoleküllerin aynı şekilde yönlendirildiğine, yani indirgeyici uçların (C1 atomunda serbest, anomerik bir OH grubuyla biter) bir tarafta yer aldığına dikkat edilmelidir. Selüloz mikrofibrillerinin organizasyonuna ilişkin modern modeller, merkezi bölgede oldukça organize bir yapıya sahip olduğunu ve çevreye doğru makromoleküllerin düzeninin daha kaotik hale geldiğini göstermektedir.

Mikrofibriller, glikanların (hemiselülozların) ve daha az oranda pektinlerin çapraz bağlanmasıyla birbirine bağlanır. Glikanların çapraz bağlanmasıyla bağlanan selüloz mikrofibrilleri, jel benzeri pektin matrisine batırılmış üç boyutlu bir ağ oluşturur ve yüksek hücre duvarı kuvveti sağlar.

İkincil hücre duvarlarında mikrofibriller, makrofibriller adı verilen demetler halinde birleştirilebilir. Bu organizasyon hücre duvarının gücünü daha da arttırır.

Biyosentez

Yüksek bitkilerin hücre duvarlarında selüloz makromoleküllerinin oluşumu, uzayan mikrofibrillerin ucunda yer alan çok alt birimli membran selüloz sentaz kompleksi tarafından katalize edilir. Tam selüloz sentaz kompleksi katalitik, gözenek ve kristalizasyon alt birimlerinden oluşur. Selüloz sentazın katalitik alt birimi, sentezinden sorumlu CslA, CslF, CslH ve CslC genlerini de içeren Csl (selüloz sentaz benzeri) süper ailesinin bir parçası olan CesA (selüloz sentaz A) multigen ailesi tarafından kodlanır. diğer polisakkaritler.

Bitki hücrelerinin plazma zarının yüzeyi donma-bölünme yöntemi kullanılarak incelendiğinde, selüloz mikrofibrillerinin tabanında yaklaşık 30 nm boyutunda ve 6 alt birimden oluşan rozet veya terminal kompleksleri gözlemlenebilir. Rozetin bu tür alt birimlerinin her biri, 6 selüloz sentezinden oluşan bir süper komplekstir. Böylece böyle bir rozetin çalışması sonucunda kesitinde yaklaşık 36 selüloz makromolekülünü içeren bir mikrofibril oluşur. Bazı alglerde selüloz sentezi süper kompleksleri doğrusal olarak düzenlenir.

İlginç bir şekilde glikosile edilmiş sitosterol, selüloz sentezinin başlatılmasında bir primer rolü oynar. Selüloz sentezi için doğrudan substrat UDP-glikozdur. Selüloz sentaz ile ilişkili olan ve reaksiyonu gerçekleştiren sükroz sentaz, UDP-glikoz oluşumundan sorumludur:

Sükroz + UDP UDP-glikoz + D-fruktoz

Ek olarak, UDP-glikoz pirofosforilazın çalışması sonucunda bir heksoz fosfat havuzundan UDP-glikoz oluşturulabilir:

Glikoz-1-fosfat + UTP UDP-glikoz + PPi

Selüloz mikrofibrillerinin sentezinin yönü, selüloz sentaz komplekslerinin bitişik mikrotübüller boyunca hareketi nedeniyle sağlanır. içeri plazmalemmaya. Model bir bitki olan Tal's rizomunda, selüloz sentaz komplekslerinin kortikal mikrotübüller boyunca sabitlenmesinden ve hareketinden sorumlu olan CSI1 proteini keşfedildi.

Memeliler (diğer hayvanların çoğu gibi) selülozu parçalayabilecek enzimlere sahip değildir. Bununla birlikte, pek çok otçul hayvanın (örneğin geviş getiren hayvanların) sindirim kanalında parçalanan ve konakçının bu polisakkariti emmesine yardımcı olan simbiyotik bakteriler bulunur.

Notlar

1. 1 2 Glinka N.L. Genel Kimya. - 22. baskı, rev. - Leningrad: Kimya, 1977. - 719 s.
2. Ignatyev, Igor; Charlie Van Doorslaer, Pascal G.N. Mertens, Koen Binnemans, Dirk. E. de Vos (2011). "İyonik sıvılarda selülozdan glikoz esterlerinin sentezi". Holzforschung 66 (4): 417-425. DOI:10.1515/hf.2011.161.
3. 1 2 SELÜLOZ.
4. 1 2 Selülozun pirolizi.

Ayrıca bakınız

• Kağıt hamuru üreten ülkelerin listesi
• Sülfat süreci
• Selüloz asetat
• Anselm Paya
• Airlaid (Selülozdan dokunmamış kumaş)

Bağlantılar

• makale “Selüloz” (Kimya Ansiklopedisi)
• (İngilizce) LSBU selüloz sayfası
• (İngilizce) USDA'nın Pamuk Elyafı Biyobilimleri birimindeki bir selüloz tahlil yönteminin açık açıklaması.
• (İngilizce) Selüloz Etanol Üretimi - İlk ticari tesis

Teknolojide mikrokristalin selüloz ilaçlar

selüloz, ürünlerdeki selüloz, selüloz Vikipedi, selüloz malzemesi, selüloz ru, Tianshi selülozu, selüloz formülü, pamuk selüloz, okaliptüs selülozu, selüloz it

Pulpa Hakkında Bilgiler

5. Konsantre sülfürik asitle ıslatılmış filtre kağıdı parçalarını (selüloz) bir porselen havanda öğütürseniz ve elde edilen bulamacı suyla seyreltirseniz, ayrıca asidi alkali ile nötralize ederseniz ve nişasta durumunda olduğu gibi çözeltiyi reaksiyon açısından test ederseniz bakır (II) hidroksit ile bakır (I) oksidin görünümü görülecektir. Yani deneyde selülozun hidrolizi meydana geldi. Hidroliz işlemi, nişastanınki gibi, glikoz oluşuncaya kadar aşamalar halinde gerçekleşir.

2. Nitrik asit konsantrasyonuna ve diğer koşullara bağlı olarak, selüloz molekülünün her birimindeki bir, iki veya üç hidroksil grubunun tümü esterleşme reaksiyonuna girer, örneğin: n + 3nHNO3 → n + 3n H2O.

Selüloz uygulaması.

Asetat lifi elde etme

68. Kağıt hamuru, onun fiziki ozellikleri

Doğada olmak. Fiziki ozellikleri.

1. Selüloz veya lif, bitkilerin bir parçasıdır ve içlerinde hücre duvarları oluşturur.

2. Adının geldiği yer burasıdır (Latince “hücre” - hücreden).

3. Selüloz bitkilere gerekli gücü ve esnekliği verir ve adeta onların iskeletidir.

4. Pamuk lifleri %98'e kadar selüloz içerir.

5. Keten ve kenevir lifleri de esas olarak selülozdan oluşur; ahşapta bu oran yaklaşık %50'dir.

6. Kağıt ve pamuklu kumaşlar selülozdan yapılan ürünlerdir.

7. Selülozun özellikle saf örnekleri, saflaştırılmış pamuktan elde edilen pamuk yünü ve filtre (yapıştırılmamış) kağıdıdır.

8. Doğal malzemelerden izole edilen selüloz, suda veya sıradan organik çözücülerde çözünmeyen katı, lifli bir maddedir.

Selüloz yapısı:

1) selüloz, nişasta gibi doğal bir polimerdir;

2) bu maddeler bileşim açısından aynı yapısal birimlere bile sahiptir - glikoz moleküllerinin kalıntıları, aynı moleküler formül (C6H10O5)n;

3) selülozun n değeri genellikle nişastanınkinden daha yüksektir: ortalama moleküler ağırlığı birkaç milyona ulaşır;

4) Nişasta ve selüloz arasındaki temel fark, moleküllerinin yapısındadır.

Doğada selülozun bulunması.

1. Doğal liflerde selüloz makromolekülleri tek yönde bulunur: lif ekseni boyunca yönlendirilirler.

2. Makromoleküllerin hidroksil grupları arasında ortaya çıkan çok sayıda hidrojen bağı, bu liflerin yüksek mukavemetini belirler.

Selülozun kimyasal ve fiziksel özellikleri nelerdir?

Pamuk, keten vb. eğirme işleminde bu temel lifler daha uzun iplikler halinde dokunur.

4. Bu, içindeki makromoleküllerin doğrusal bir yapıya sahip olmalarına rağmen daha rastgele konumlandırılmaları ve tek yönde yönlendirilmemeleri ile açıklanmaktadır.

Farklı siklik glikoz formlarından nişasta ve selüloz makromoleküllerinin yapısı, bunların özelliklerini önemli ölçüde etkiler:

1) nişasta önemli bir insan gıda ürünüdür; selüloz bu amaç için kullanılamaz;

2) Bunun nedeni, nişasta hidrolizini destekleyen enzimlerin, selüloz kalıntıları arasındaki bağlara etki etmemesidir.

69. Selülozun kimyasal özellikleri ve uygulaması

1. Günlük yaşamdan selülozun iyi yandığı bilinmektedir.

2. Ahşap hava erişimi olmadan ısıtıldığında selülozun termal ayrışması meydana gelir. Bu, uçucu organik bileşikler, su ve odun kömürü üretir.

3. Odun ayrışmasının organik ürünleri arasında şunlar yer alır: metil alkol, asetik asit, aseton.

4. Selüloz makromolekülleri nişastayı oluşturan birimlere benzer birimlerden oluşur, hidrolize uğrar ve nişasta gibi hidrolizinin ürünü glikoz olur.

5. Konsantre sülfürik asitle ıslatılmış filtre kağıdı parçalarını (selüloz) bir porselen havanda öğütürseniz ve elde edilen bulamacı suyla seyreltirseniz, ayrıca asidi alkali ile nötralize ederseniz ve nişasta durumunda olduğu gibi çözeltiyi reaksiyon açısından test ederseniz bakır (II) hidroksit ile bakır (I) oksidin görünümü görülecektir.

69. Selülozun kimyasal özellikleri ve uygulaması

Yani deneyde selülozun hidrolizi meydana geldi. Hidroliz işlemi, nişastanınki gibi, glikoz oluşuncaya kadar aşamalar halinde gerçekleşir.

6. Toplamda selülozun hidrolizi, nişastanın hidrolizi ile aynı denklemle ifade edilebilir: (C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6.

7. Selülozun yapısal birimleri (C6H10O5)n hidroksil grupları içerir.

8. Bu gruplar nedeniyle selüloz eter ve ester üretebilir.

9. Büyük önem selüloz nitrat esterleri vardır.

Selüloz nitrat eterlerinin özellikleri.

1. Selülozun sülfürik asit varlığında nitrik asitle işlenmesiyle elde edilirler.

2. Nitrik asit konsantrasyonuna ve diğer koşullara bağlı olarak, selüloz molekülünün her birimindeki bir, iki veya üç hidroksil grubunun tamamı esterleşme reaksiyonuna girer, örneğin: n + 3nHNO3 -> n + 3n H2O.

Selüloz nitratların ortak özelliği aşırı yanıcı olmalarıdır.

Piroksilin adı verilen selüloz trinitrat oldukça patlayıcı bir maddedir. Dumansız toz üretmek için kullanılır.

Selüloz asetat esterleri (selüloz diasetat ve triasetat) da çok önemlidir. Selüloz diasetat ve triasetat görünüş olarak selüloza benzer.

Selüloz uygulaması.

1. Mekanik mukavemeti nedeniyle inşaatlarda ahşap kullanılır.

2. Ondan çeşitli marangozluk ürünleri yapılır.

3. Lifli malzemeler (pamuk, keten) formunda iplik, kumaş, ip imalatında kullanılır.

4. Kağıt yapımında ahşaptan izole edilmiş (bağlayıcı maddelerden arındırılmış) selüloz kullanılır.

O.A. Noskova, M.S. Fedoseyev

Ahşap kimyası

Ve sentetik polimerler

BÖLÜM 2

Onaylı

Üniversite Yayın ve Yayın Kurulu

ders notu olarak

Yayın Evi

Perm Devlet Teknik Üniversitesi

İnceleyenler:

Doktora teknoloji. bilimler Dr. Nagimov

(CJSC "Karbokam");

Doktora teknoloji. bilimler, prof. F.H. Hakimova

(Perm Devlet Teknik Üniversitesi)

Noskova, O.A.

N84 Ahşap ve sentetik polimerlerin kimyası: ders notları: 2 saat içinde / O.A. Noskova, M.S. Fedoseev. – Perm: Perm Yayınevi. durum teknoloji. Üniversite, 2007. – Bölüm 2. – 53 s.

ISBN 978-5-88151-795-3

İle ilgili bilgi sağlar kimyasal yapı ahşabın ana bileşenlerinin (selüloz, hemiselüloz, lignin ve ekstraktif maddeler) özellikleri ve özellikleri. Ahşabın kimyasal işlenmesi veya selülozun kimyasal modifikasyonu sırasında meydana gelen bu bileşenlerin kimyasal reaksiyonları dikkate alınır. Ayrıca verildi Genel bilgi pişirme işlemleri hakkında.

240406 “Kimyasal ahşap işleme teknolojisi” uzmanlık öğrencileri için tasarlanmıştır.

UDC630*813. + 541,6 + 547,458,8

ISBN 978-5-88151-795-3 © Yüksek Mesleki Eğitim Devlet Eğitim Kurumu

"Perma Eyaleti

Teknik Üniversite", 2007

giriiş

Ahşap kimyası, ahşabın kimyasal bileşimini inceleyen teknik kimyanın bir dalıdır; oluşum kimyası, yapı ve Kimyasal özelliklerölü ağaç dokusunu oluşturan maddeler; bu maddeleri izole etme ve analiz etme yöntemlerinin yanı sıra ahşabın ve bireysel bileşenlerinin işlenmesine yönelik doğal ve teknolojik süreçlerin kimyasal özü.

2002 yılında yayınlanan “Odun Kimyası ve Sentetik Polimerler” ders notlarının ilk bölümünde ahşabın anatomisi, hücre zarının yapısı, kimyasal bileşim ahşap, fiziksel ve fiziksel ve kimyasal özellikler odun

“Odun Kimyası ve Sentetik Polimerler” ders notlarının ikinci bölümünde ahşabın ana bileşenlerinin (selüloz, hemiselüloz, lignin) kimyasal yapısı ve özellikleri ile ilgili konular ele alınmaktadır.

Ders notları pişirme işlemleri hakkında genel bilgiler sağlar; kağıt ve karton üretiminde kullanılan teknik selülozun üretimine ilişkindir. Teknik selülozun kimyasal dönüşümleri sonucunda türevleri elde edilir - yapay elyafların (viskon, asetat), filmlerin (film, fotoğraf, ambalaj filmleri), plastiklerin, verniklerin ve yapıştırıcıların üretildiği eterler ve esterler. Özetin bu bölümünde endüstride yaygın olarak kullanılan selüloz eterlerin üretimi ve özellikleri de kısaca anlatılmaktadır.

Selüloz kimyası

Selülozun kimyasal yapısı

Selüloz en önemli doğal polimerlerden biridir. Bu bitki dokularının ana bileşenidir. Doğal tekstil selüloz liflerinin elde edildiği pamuk, keten ve diğer lifli bitkilerde doğal selüloz büyük miktarlarda bulunur. Pamuk lifleri neredeyse saf selülozdur (%95-99). Selülozun (teknik selüloz) endüstriyel üretiminin daha önemli bir kaynağı odunsu bitkilerdir. ahşap çeşitli ırklar ağaçlarda selülozun kütle oranı ortalama %40-50'dir.

Selüloz, makromolekülleri kalıntılardan oluşan bir polisakkarittir. D-glikoz (β birimleri -D-anhidroglikopiranoz), β-glikosidik bağlar 1-4 ile bağlanır:

Selüloz, heterozincir polimerlere (poliasetaller) ait doğrusal bir homopolimerdir (homopolisakkarit). Selobiyoz kalıntısının stereo tekrarlayan birim olarak görev yaptığı stereodüzenli bir polimerdir. Selülozun toplam formülü (C6H10O5) olarak gösterilebilir. P veya [C6H7O2(OH)3] P. Her monomer birimi, biri birincil – CH2OH ve ikisi (C2 ve C3'te) ikincil – CHOH– olmak üzere üç alkol hidroksil grubu içerir.

Uç bağlantılar zincirin geri kalan bağlantılarından farklıdır. Bir terminal bağlantısı (şartlı olarak sağ - indirgeyici olmayan) ilave bir serbest ikincil alkol hidroksile (C4'te) sahiptir. Diğer terminal bağlantısı (şartlı olarak sola - indirgeyici) serbest glikosidik (hemiasetal) hidroksil (C1'de) içerir ) ve bu nedenle iki tautomerik formda mevcut olabilir - siklik (koluasetal) ve açık (aldehit):

Terminal aldehit grubu selüloza indirgeme (indirgeme) yeteneğini kazandırır. Örneğin selüloz bakırı Cu2+'dan Cu+'ya indirgeyebilir:

Geri kazanılan bakır miktarı ( bakır numarası) selüloz zincirlerinin uzunluğunun niteliksel bir özelliği olarak hizmet eder ve oksidatif ve hidrolitik yıkım derecesini gösterir.

Doğal selüloz var yüksek derece polimerizasyon (SP): ahşap – 5000–10000 ve üzeri, pamuk – 14000–20000. Bitki dokularından izole edildiğinde selüloz bir miktar tahrip olur. Teknik odun hamurunun DP'si yaklaşık 1000-2000'dir. Selülozun DP'si esas olarak bazı karmaşık bazların çözücü olarak kullanıldığı viskometrik yöntemle belirlenir: bakır-amonyak reaktifi (OH)2, kuprietilendiamin (OH)2, kadmiyumetilendiamin (kadoksen) (OH)2, vb.

Bitkilerden izole edilen selüloz her zaman polidisperstir; çeşitli uzunluklarda makromoleküller içerir. Selülozun polidispersite derecesi (moleküler heterojenlik), fraksiyonlama yöntemleriyle, yani; Bir selüloz numunesinin belirli bir moleküler ağırlığa sahip fraksiyonlara ayrılması. Bir selüloz numunesinin özellikleri (mekanik mukavemet, çözünürlük), ortalama DP'ye ve polidispersite derecesine bağlıdır.

12345678910Sonraki ⇒

Yayın tarihi: 2015-11-01; Oku: 1100 | Sayfa telif hakkı ihlali

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0,002 sn)…

Polisakkaritlerin (homo ve heteropolisakkaritler) yapısı, özellikleri, fonksiyonları.

polisakkaritler- bunlar yüksek moleküler ağırlıklı maddelerdir ( polimerler)çok sayıda monosakkaritten oluşur. Bileşimlerine göre homopolisakkaritler ve heteropolisakkaritler olarak ikiye ayrılırlar.

Homopolisakaritler– oluşan polimerler tek tip monosakkaritlerden . Örneğin, glikojen ve nişasta yalnızca a-glikoz (a-D-glikopiranoz) moleküllerinden oluşur; lifin monomeri (selüloz) aynı zamanda β-glikozdur.

Nişasta. Bu polisakkarit rezervi bitkiler. Nişastanın monomeri α-glikoz. Kalanlar glikoz V Doğrusal bölümlerdeki nişasta molekülü birbirine bağlıdır α-1,4-glikosidik ve şube noktalarında – α-1,6-glikosidik bağlar .

Nişasta iki homopolisakkaritin karışımıdır: doğrusal - amiloz (%10-30) ve dallanmış – amilopektin (70-90%).

Glikojen. Bu asıl olan polisakkarit rezervi insan ve hayvan dokuları. Glikojen molekülü, nişasta amilopektine göre yaklaşık 2 kat daha fazla dallanmış yapıya sahiptir. Glikojen monomeri dır-dir α-glikoz . Glikojen molekülünde doğrusal bölgelerdeki glikoz kalıntıları birbirine bağlıdır α-1,4-glikosidik ve şube noktalarında – α-1,6-glikosidik bağlar .

Selüloz. Bu en yaygın olanıdır yapısal bitki homopolisakkariti. İÇİNDE doğrusal lif molekülü monomerleri β-glikoz birbirine bağlı β-1,4-glikosidik bağlar . Lif insan vücudunda sindirilemez, ancak sertliği nedeniyle mukoza zarını tahriş eder. gastrointestinal sistem dolayısıyla, peristaltizmi arttırır ve sindirim sularının salgılanmasını uyarır, dışkı oluşumunu teşvik eder.

Pektik maddeler- monomeri olan polisakkaritler D- galakturonik asit kalıntıları a-1,4-glikosidik bağlarla bağlanır. Meyve ve sebzelerde bulunan, gıda endüstrisinde (jöle, marmelat) kullanılan organik asitlerin varlığında jelleşme ile karakterize edilirler.

Heteropolisakkaritler(mukopolisakkaritler, glikozaminoglikanlar) – oluşan polimerler çeşitli monosakkarit türlerinden . Temsil ettikleri yapıya göre

düz zincirler inşa edilmiş tekrarlanan disakkarit kalıntıları mutlaka dahil olmak üzere amino şeker (glukozamin veya galaktozamin) ve heksuronik asitler (glukuronik veya iduronik).

Selülozun fiziksel ve kimyasal özellikleri

Bunlar aşağıdakiler de dahil olmak üzere bir dizi işlevi yerine getiren jöle benzeri maddelerdir: koruyucu (mukus), yapısal, hücreler arası maddenin temelidir.

Vücutta, heteropolisakkaritler serbest halde bulunmaz, fakat her zaman proteinlerle (glikoproteinler ve proteoglikanlar) veya lipitlerle (glikolipitler) ilişkilidir.

Yapılarına ve özelliklerine göre asidik ve nötr olarak ayrılırlar.

ASİT HETEROPOLİSAKARİTLER:

Heksuronik veya sülfürik asit içerirler. Temsilciler:

Hiyalüronik asitAna Bağlanma yeteneğine sahip hücreler arası maddenin yapısal bileşeni su (“biyolojik çimento”) . Çözümler hiyalüronik asit yüksek viskoziteye sahiptirler, bu nedenle mikroorganizmaların nüfuzuna karşı bir bariyer görevi görürler, su metabolizmasının düzenlenmesine katılırlar ve hücreler arası maddenin ana parçasıdırlar).

Kondroitin sülfatlar yapısal bileşenlerdir kıkırdak, bağlar, tendonlar, kemikler, kalp kapakçıkları.

Heparin – antikoagülan (kanın pıhtılaşmasını önler), bir dizi enzimin aktivatörü olan antiinflamatuar etkiye sahiptir.

NÖTR HETEROPOLİSAKARİTLER: Amino şekerler ve sialik asitlerden oluşan kan serumundaki glikoproteinlerin, tükürükteki, idrardaki vb. müsinlerin bir parçasıdır. Nötr pratisyen hekimler çoğulun bir parçasıdır. enzimler ve hormonlar.

SIALİK ASİTLER - nöraminik asitin asetik veya amino asit - glisin ile kombinasyonu, hücre zarlarının bir parçasıdır, biyolojik sıvılar. Teşhis için sialik asitler belirlenir sistemik hastalıklar(romatizma, sistemik lupus eritematozus).

Şu anda yalnızca iki selüloz kaynağı endüstriyel öneme sahiptir - pamuk ve odun hamuru. Pamuk neredeyse saf selülozdur ve suni elyaf ve elyaf olmayan plastiklerin başlangıç ​​malzemesi haline gelmesi için karmaşık işlemler gerektirmez. Pamuklu kumaş yapımında kullanılan uzun lifler pamuk tohumundan ayrıldıktan sonra geriye 10-15 mm uzunluğunda kısa tüyler veya “tiftik” (pamuk tüyü) kalır. Tiftik tohumdan ayrılır, %2,5-3'lük sodyum hidroksit çözeltisi ile basınç altında 2-6 saat ısıtılır, daha sonra yıkanır, klor ile ağartılır, tekrar yıkanır ve kurutulur. Ortaya çıkan ürün %99 saf selülozdur. Verim %80 (ağırlıkça) tiftiktir, geri kalanı lignin, yağlar, mumlar, pektatlar ve tohum kabuğudur. Odun hamuru genellikle iğne yapraklı ağaçların odunundan yapılır. %50-60 selüloz, %25-35 lignin ve %10-15 hemiselüloz ve selülozik olmayan hidrokarbonlar içerir. Sülfit prosesinde ağaç talaşları basınç altında (yaklaşık 0,5 MPa) 140°C'de kükürt dioksit ve kalsiyum bisülfit ile kaynatılır. Bu durumda ligninler ve hidrokarbonlar çözeltiye geçer ve selüloz kalır. Yıkama ve ağartma işleminden sonra saflaştırılmış kütle, kurutma kağıdına benzer şekilde gevşek kağıt içine dökülür ve kurutulur. Bu kütle% 88-97 selülozdan oluşur ve viskon elyafı ve selofanın yanı sıra selüloz türevleri - esterler ve eterler halinde kimyasal işleme için oldukça uygundur.

Selülozun, konsantre bakır-amonyum (yani bakır sülfat ve amonyum hidroksit içeren) sulu çözeltisine asit ekleyerek bir çözeltiden yeniden üretilmesi işlemi, İngiliz J. Mercer tarafından 1844 civarında anlatılmıştır. Ancak bu yöntemin ilk endüstriyel uygulaması, bakır-amonyum elyaf endüstrisinin başlangıcı E. Schweitzer'e (1857) atfedilir ve daha da geliştirilmesi M. Kramer ve I. Schlossberger'in (1858) eseridir. Ve ancak 1892'de İngiltere'de Cross, Bevin ve Beadle viskon elyafı üretmek için bir işlem icat ettiler: selülozun ilk önce güçlü bir kostik soda çözeltisi ile işlenmesinden sonra viskoz (dolayısıyla viskon adı) sulu bir selüloz çözeltisi elde edildi; bu, "soda" verdi. selüloz” ve daha sonra karbon disülfür (CS 2) ile çözünebilir selüloz ksantat elde edilir. Bu "dönen" çözelti akışının, küçük yuvarlak bir delik bulunan bir püskürtme memesinden bir asit banyosuna sıkılmasıyla selüloz, suni ipek lifi formunda yeniden üretildi. Çözelti aynı banyoya dar yarıklı bir kalıptan sıkıldığında selofan adı verilen bir film elde edildi. Fransa'da 1908'den 1912'ye kadar bu teknoloji üzerinde çalışan J. Brandenberger, selofan yapımı için sürekli bir sürecin patentini alan ilk kişi oldu.

Kimyasal yapı.

Selüloz ve türevlerinin yaygın endüstriyel kullanımına rağmen, selülozun şu anda kabul edilen kimyasal yapısal formülü yalnızca 1934'te önerildi (W. Haworth tarafından). Bununla birlikte, 1913'ten bu yana, kantitatif analizle belirlenen ampirik formülü C 6 H 10 O 5, iyi yıkanmış ve kurutulmuş numuneler bilinmektedir: %44,4 C, %6,2 H ve %49,4 O. G. Staudinger ve K. Freudenberg'in çalışmaları sayesinde bunun aşağıdakilerden oluşan uzun zincirli bir polimer molekülü olduğu da biliniyordu. Şekil 2'de gösterilmiştir. 1 tekrarlanan glukozidik kalıntı. Her birimin üç hidroksil grubu vardır - bir birincil (– CH2CH OH) ve iki ikincil (> CH CH OH). 1920'ye gelindiğinde E. Fisher basit şekerlerin yapısını kurmuştu ve aynı yıl selülozun X-ışını çalışmaları ilk kez liflerinin net bir kırınım modelini gösterdi. Pamuk lifinin X-ışını kırınım deseni net bir kristal yönelim gösterir, ancak keten lifi daha da düzenlidir. Selüloz elyaf formuna dönüştürüldüğünde kristallik büyük oranda kaybolur. Modern bilimin başarıları ışığında kolayca görülebileceği gibi, selülozun yapısal kimyası 1860'tan 1920'ye kadar pratikte hareketsiz kaldı, çünkü bu süre boyunca sorunu çözmek için gerekli yardımcı bilimsel disiplinler henüz emekleme aşamasındaydı.

REJENERE SELÜLOZ

Viskon elyaf ve selofan.

Hem viskon elyaf hem de selofan, rejenere edilmiş (çözeltiden) selülozdur. Saflaştırılmış doğal selüloz, aşırı miktarda konsantre sodyum hidroksit ile işlenir; Fazlalıkların alınmasından sonra topakların öğütülmesi ve elde edilen kütlenin dikkatli bir şekilde kontrol edilen koşullar altında tutulması sağlanır. Bu "yaşlanma" ile polimer zincirlerinin uzunluğu azalır ve bu da daha sonraki çözünmeyi teşvik eder. Daha sonra ezilmiş selüloz, karbon disülfür ile karıştırılır ve elde edilen ksantat, viskoz bir çözelti olan "viskon" elde etmek için bir sodyum hidroksit çözeltisi içinde çözülür. Viskon sulu bir asit çözeltisine girdiğinde selüloz ondan yeniden üretilir. Basitleştirilmiş toplam reaksiyonlar şunlardır:

Viskonun bir düzedeki küçük deliklerden asit çözeltisine sıkılmasıyla elde edilen viskon elyafı, giyim, perdelik ve döşemelik kumaşların yanı sıra teknolojide de yaygın olarak kullanılmaktadır. Teknik kemerler, bantlar, filtreler ve lastik kordlarında önemli miktarlarda viskon elyaf kullanılıyor.

Selofan.

Viskonun asit banyosuna dar delikli bir memeden sıkılmasıyla elde edilen selofan, daha sonra yıkama, ağartma ve plastikleştirme banyolarından geçtikten sonra kurutma tamburlarından geçirilerek rulo haline getirilir. Kaplamasız selofan termoplastiklik özelliğine sahip olmadığından, selofan filmin yüzeyi su buharının geçişini azaltmak ve termal sızdırmazlık olanağı sağlamak için neredeyse her zaman nitroselüloz, reçine, bir tür balmumu veya vernik ile kaplanır. Modern üretimde bunun için poliviniliden klorür tipi polimer kaplamalar kullanılır, çünkü bunlar daha az nem geçirgendir ve ısıyla sızdırmazlık sırasında daha dayanıklı bir bağlantı sağlar.

Selofan, esas olarak ambalaj endüstrisinde kuru ürünler, gıda ürünleri, tütün ürünleri için ambalaj malzemesi olarak ve ayrıca kendinden yapışkanlı ambalaj bandı için bir temel olarak yaygın olarak kullanılmaktadır.

Viskon sünger.

Bir elyaf veya film oluşturmanın yanı sıra viskon, uygun elyaflı ve ince kristalli malzemelerle harmanlanabilir; Asit muamelesinden ve su liçinden sonra bu karışım, paketleme ve ısı yalıtımı için kullanılan viskon sünger malzemesine (Şekil 2) dönüştürülür.

Bakır-amonyak lifi.

Rejenere selüloz elyafı, selülozu konsantre bir bakır-amonyak çözeltisi (NH4OH içinde CuS04) içinde çözerek ve elde edilen çözeltiyi bir asit çökeltme banyosunda elyaf halinde döndürerek endüstriyel ölçekte de üretilir. Bu elyafa bakır-amonyak elyafı denir.

SELÜLOZUN ÖZELLİKLERİ

Kimyasal özellikler.

Şekil 2'de gösterildiği gibi. Şekil 1'e göre selüloz, 1,4 pozisyonunda eter köprüleri ile bağlanan C6H1005 glikozidik kalıntılarından oluşan yüksek polimerli bir karbonhidrattır. Her glikopiranoz ünitesindeki üç hidroksil grubu, asitler ve asit anhidritlerin bir karışımı gibi organik maddelerle, sülfürik asit gibi uygun bir katalizörle esterleştirilebilir. Eterler, konsantre sodyum hidroksitin soda selüloz oluşumuna yol açan etkisi ve ardından bir alkil halojenür ile reaksiyona girmesiyle oluşturulabilir:

Etilen veya propilen oksit ile reaksiyon hidroksillenmiş eterler üretir:

Bu hidroksil gruplarının varlığı ve makromolekülün geometrisi, komşu birimlerin güçlü kutupsal karşılıklı çekiciliğini belirler. Çekici kuvvetler o kadar güçlüdür ki sıradan çözücüler zinciri kıramaz ve selülozu çözemez. Bu serbest hidroksil grupları aynı zamanda selülozun daha yüksek higroskopikliğinden de sorumludur (Şekil 3). Esterifikasyon ve eterizasyon higroskopikliği azaltır ve yaygın solventlerde çözünürlüğü arttırır.

Sulu asit çözeltisinin etkisi altında 1,4- pozisyonundaki oksijen köprüleri kırılır. Zincirin tamamen kırılması bir monosakkarit olan glikoz üretir. Başlangıçtaki zincir uzunluğu selülozun kökenine bağlıdır. Doğal haliyle maksimumdur ve izolasyon, saflaştırma ve türev bileşiklere dönüştürme işlemleri sırasında azalır ( santimetre. masa).

Örneğin aşındırıcı taşlama sırasındaki mekanik kesme bile zincir uzunluğunun azalmasına neden olur. Polimer zincir uzunluğu belirli bir minimum değerin altına düştüğünde selülozun makroskobik fiziksel özellikleri değişir.

Oksitleyici maddeler, glikopiranoz halkasının bölünmesine neden olmadan selülozu etkiler (Şekil 4). Sonraki eylem (iklim testinde olduğu gibi nem varlığında) tipik olarak zincirin kesilmesine ve aldehit benzeri uç grupların sayısında artışa neden olur. Aldehit grupları kolayca karboksil gruplarına oksitlendiğinden, doğal selülozda pratik olarak bulunmayan karboksil içeriği, atmosferik etkiler ve oksidasyon koşulları altında keskin bir şekilde artar.

Tüm polimerler gibi selüloz da oksijen, nem, havanın asidik bileşenleri ve güneş ışığının birleşik etkisi sonucu atmosferik faktörlerin etkisi altında yok edilir. Güneş ışığının ultraviyole bileşeni önemlidir ve birçok iyi UV koruyucu madde, selüloz türevi ürünlerin ömrünü uzatır. Nitrojen ve kükürt oksitler (endüstriyel alanların atmosferik havasında her zaman mevcut olan) gibi havanın asidik bileşenleri ayrışmayı hızlandırır ve genellikle güneş ışığından daha güçlü bir etkiye sahiptir. Böylece, İngiltere'de, neredeyse hiç parlak güneş ışığının olmadığı kış aylarında atmosferik koşullara maruz kalma açısından test edilen pamuk örneklerinin yaz aylarına göre daha hızlı bozulduğu kaydedildi. Gerçek şu ki, kışın büyük miktarlarda kömür ve gaz yakılması, havadaki nitrojen ve kükürt oksit konsantrasyonunun artmasına neden oldu. Asit temizleyiciler, antioksidanlar ve UV emiciler selülozun hava koşullarına karşı duyarlılığını azaltır. Serbest hidroksil gruplarının değiştirilmesi bu hassasiyette bir değişikliğe yol açar: selüloz nitrat daha hızlı, asetat ve propiyonat ise daha yavaş ayrışır.

Fiziki ozellikleri.

Selüloz polimer zincirleri, düzenli kristal zincirlerin yanı sıra daha az düzenli, amorf bölümlerin de bulunduğu uzun demetler veya lifler halinde paketlenir (Şekil 5). Ölçülen kristallik yüzdesi, selülozun türüne ve ölçüm yöntemine bağlıdır. X-ışını verilerine göre %70 (pamuk) ila %38-40 (viskon elyaf) arasında değişmektedir. X-ışını yapısal analizi, yalnızca polimerdeki kristal ve amorf malzeme arasındaki niceliksel ilişki hakkında değil, aynı zamanda gerilme veya normal büyüme süreçlerinin neden olduğu lif yöneliminin derecesi hakkında da bilgi sağlar. Kırınım halkalarının keskinliği, kristallik derecesini karakterize eder ve kırınım noktaları ve bunların keskinliği, kristalitlerin tercih edilen yöneliminin varlığını ve derecesini karakterize eder. Kuru eğirme işlemiyle üretilen geri dönüştürülmüş selüloz asetat numunesinde hem kristallik derecesi hem de yönelim çok küçüktür. Triasetat örneğinde kristallik derecesi daha yüksektir ancak tercih edilen bir yönelim yoktur. Triasetat'ın 180–240° sıcaklıkta ısıl işlemi

Selülozun kimyasal özellikleri.

1. Günlük yaşamdan selülozun iyi yandığı bilinmektedir.

2. Ahşap hava erişimi olmadan ısıtıldığında selülozun termal ayrışması meydana gelir. Bu, uçucu organik bileşikler, su ve odun kömürü üretir.

3. Odun ayrışmasının organik ürünleri arasında metil alkol, asetik asit ve aseton bulunur.

4. Selüloz makromolekülleri nişastayı oluşturan birimlere benzer birimlerden oluşur, hidrolize uğrar ve nişasta gibi hidrolizinin ürünü glikoz olur.

5. Konsantre sülfürik asitle ıslatılmış filtre kağıdı parçalarını (selüloz) bir porselen havanda öğütürseniz ve elde edilen bulamacı suyla seyreltirseniz, ayrıca asidi alkali ile nötralize ederseniz ve nişasta durumunda olduğu gibi çözeltiyi reaksiyon açısından test ederseniz bakır (II) hidroksit ile bakır (I) oksidin görünümü görülecektir. Yani deneyde selülozun hidrolizi meydana geldi. Hidroliz işlemi, nişastanınki gibi, glikoz oluşuncaya kadar aşamalar halinde gerçekleşir.

6. Toplamda selülozun hidrolizi, nişastanın hidrolizi ile aynı denklemle ifade edilebilir: (C6H10O5) n + nH2O = nC6H12O6.

7. Selülozun yapısal birimleri (C6H10O5)n hidroksil grupları içerir.

8. Bu gruplar nedeniyle selüloz eter ve ester üretebilir.

9. Selüloz nitratlar büyük önem taşımaktadır.

Selüloz nitrat eterlerinin özellikleri.

1. Selülozun sülfürik asit varlığında nitrik asitle işlenmesiyle elde edilirler.

2. Nitrik asit konsantrasyonuna ve diğer koşullara bağlı olarak, selüloz molekülünün her birimindeki bir, iki veya üç hidroksil grubunun tümü esterleşme reaksiyonuna girer, örneğin: n + 3nHNO3 → n + 3n H20.

Selüloz nitratların ortak özelliği aşırı yanıcı olmalarıdır.

Piroksilin adı verilen selüloz trinitrat oldukça patlayıcı bir maddedir. Dumansız toz üretmek için kullanılır.

Selüloz asetat esterleri (selüloz diasetat ve triasetat) da çok önemlidir. Selüloz diasetat ve triasetat görünüş olarak selüloza benzer.

Selüloz uygulaması.

1. Mekanik mukavemeti nedeniyle inşaatlarda ahşap kullanılır.

2. Ondan çeşitli marangozluk ürünleri yapılır.

3. Lifli malzemeler (pamuk, keten) formunda iplik, kumaş, ip imalatında kullanılır.

4. Kağıt yapımında ahşaptan izole edilmiş (bağlayıcı maddelerden arındırılmış) selüloz kullanılır.

70. Asetat lifinin elde edilmesi

Asetat lifinin karakteristik özellikleri.

1. Antik çağlardan beri insanlar giyim ve çeşitli ev ürünleri yapmak için doğal lifli malzemeleri yaygın olarak kullanmışlardır.

2. Bu malzemelerin bazıları bitkisel kökenlidir ve selülozdan oluşur, örneğin keten, pamuk, diğerleri hayvansal kökenlidir ve proteinlerden oluşur - yün, ipek.

3. Nüfusun kumaşa yönelik ihtiyaçları ve gelişen teknoloji arttıkça, lifli malzeme sıkıntısı ortaya çıkmaya başladı. Liflerin yapay olarak elde edilmesine ihtiyaç vardı.

Lif ekseni boyunca yönlendirilmiş zincir makromoleküllerin düzenli bir düzenlemesi ile karakterize edildiklerinden, düzensiz bir yapıya sahip doğal bir polimeri, bir veya başka bir işlem yoluyla, düzenli bir molekül düzenlemesine sahip bir malzemeye dönüştürme fikri ortaya çıktı.

4. Yapay elyaf üretimi için başlangıç ​​doğal polimeri, ahşaptan ekstrakte edilen selüloz veya elyaflar ondan çıkarıldıktan sonra pamuk tohumlarının üzerinde kalan pamuk tüyüdür.

5. Oluşan elyafın ekseni boyunca doğrusal polimer moleküllerinin yerleştirilmesi için bunların birbirlerinden ayrılarak hareketli ve hareket edebilir hale getirilmesi gerekir.

Bu, polimerin eritilmesi veya çözülmesiyle elde edilebilir.

Selülozun eritilmesi imkansızdır: ısıtıldığında yok edilir.

6. Selülozun, sülfürik asit varlığında asetik anhidrit ile işlenmesi gerekir (asetik anhidrit, asetik asitten daha güçlü bir esterleştirici maddedir).

7. Esterifikasyon ürünü - selüloz triasetat - diklorometan CH2CI2 ve etil alkolden oluşan bir karışım içinde çözülür.

8. Polimer moleküllerinin zaten hareket edebildiği ve istenen bir veya başka bir düzeni alabileceği viskoz bir çözelti oluşur.

9. Lif elde etmek için, polimer çözeltisi çok sayıda delikli metal kapaklar olan kalıplardan geçirilir.

İnce çözelti jetleri, içinden ısıtılmış havanın geçtiği, yaklaşık 3 m yüksekliğindeki dikey bir şafta indirilir.

10. Isının etkisi altında, çözücü buharlaşır ve selüloz triasetat, daha sonra iplikler halinde bükülen ve daha ileri işlemlere giden ince uzun lifler oluşturur.

11. Makromoleküller, memeciğin deliklerinden geçerken, dar bir nehirde rafting yaparken kütükler gibi, çözelti akışı boyunca sıralanmaya başlar.

12. Daha sonraki işlemlerde makromoleküllerin içlerindeki düzeni daha da düzenli hale gelir.

Bu, liflerin ve oluşturdukları ipliklerin daha fazla mukavemetine yol açar.