целюлоза
Чистий целюлоза Целюлоза або клітковини (від лат. Cellula - «клітка») - це речовини також мають безпосереднє відношення до цукру. Їх молекули пов'язані між собою водневими зв'язками (слабка взаємодія) і утворені з безлічі (від 2000 до 3000) залишків B-глюкози. Целюлоза - є основним складовим компонентом будь-якої рослинної клітини. Вона міститься в деревині, в оболонках деяких плодів (наприклад, насіння соняшнику). У чистому вигляді целюлоза - це порошок білого кольору, в воді не розчинний і не утворює клейстер. Щоб оцінити "на дотик" чисту целюлозу можна взяти, наприклад, бавовняну вату або білий пух тополь. Це практично те ж саме. Якщо порівнювати целюлозу і крохмаль, то крохмаль краще піддається гідролізу. Гідроліз целюлози проводять в кислому середовищі, при цьому спочатку утворюється дисахарид целлобиоза, а потім глюкоза.
Целюлозу широко застосовують в промисловості, очітсів її, виготовляють всім нам знайомий целофан ( поліетилен і целофан відрізняються один від одного на дотик (целофан чи не здається "жирним" і "шарудить" при деформації), а також штучне волокно - віскозу (від лат. viscosus - «в'язкий»).
Потрапляючи в організм, дисахариди (наприклад, сахароза, лактоза) і полісахариди (крохмаль) під дією спеціальних ферментів гідролізуються з утворенням глюкози і фруктози. Таке перетворення можна легко зробити у себе в роті. Якщо довго жувати хлібний м'якуш, то під дією ферменту амілази міститься в хлібі крохмаль гідролізується до глюкози. При цьому в роті виникає солодкий смак.
Нижче представлена схема гідролізу целюлози
отримання паперу
гідроліз крохмалю Чистий целюлоза
Як Ви думаєте, що входить до складу паперу?! На сомом справі - це матеріал, який являє собою дуже тонко переплётённие волокна целюлози. Деякі з таких волокон об'єднані водневої зв'язком (зв'язок, що утворюється між групами - OH - гідроксильна група). Спосіб отримання паперу в 2-му столітті до нашої ери вже був відомий в древньому Китаї. На той момент папір виготовляли з бамбука або бавовни. Пізніше - в 9 столітті нашої ери цей секрет потрапив в Європу. Для отримання паперу вже в середні століття використовувалися лляні або бавовняні тканини.
Але тільки в 18 столітті знайшли найбільш зручний спосіб отримання паперу - з дерева. А такий папір, якої ми зараз користуємося, почали виготовляти лише в 19 столітті.
Головним сировиною для отримання паперу є целюлоза. Сухе дерево містить приблизно 40% такої целюлози. Інша частина дерева - це різні полімери, що складаються з цукрів різних видів, у тому числі фруктози, складних речовин - фенолспірт, різних дубильних речовин, солей магнію, натрію і калію, ефірних масел.отримання целюлози
Отримання целюлози пов'язано з механічною переробкою деревини і потім проведення хімічних реакцій з тирсою. Хвойні дерева подрібнюють до дрібних тирси. Ці тирсу поміщають в киплячий розчин, що містить NaHSO4 (гидросульфид натрію) і SO2 ( сірчистий газ ). Кип'ятіння проводять при високому тиску (0,5 МПа) і протягом тривалого часу (близько 12 годин). При цьому в розчині відбувається хімічна реакція, в результаті якої виходить речовина гемицеллюлоза і речовина лігнін (лігнін - це речовина, що представляє собою суміш ароматичних вуглеводнів або ароматичну частина дерева), а також основний продукт реакції - чиста целюлоза, яка випадає у вигляді осаду в ємності , де проводиться хімічна реакція. Крім того, в свою чергу лігнін взаємодіє з сірчистим газом в розчині, в результаті чого виходить етиловий спирт , Ванілін, різні дубильні речовини, а також дріжджі харчові.
Подальший процес отримання целюлози пов'язаний з подрібненням осаду за допомогою ролів, в результаті чого виходять частинки целюлози близько 1 мм. А коли такі частинки потрапляють у воду, то відразу набухають і утворюють папір. На цьому етапі папір ще не схожа на себе і виглядає, як суспензія волокон целюлози в воді.
На наступному етапі папері надають її основні властивості: щільність, колір, міцність, пористість, гладкість, для чого в ємність з целюлозою додають глину, оксид титану, оксид барію, крейда, тальк і додаткові речовини, що зв'язують волокна целюлози. Далі волокна целюлози обробляють спеціальним клеєм на основі смоли і каніфолі. До його складу входять резинати. Якщо додати в цей клей алюмокалієві галун, то відбувається хімічна реакція і утворюється осад резинатів алюмінію. Ця речовина здатна обволікати целюлозні волокна, що надає їм влагонепроницаемость і міцність. Отримана маса рівномірно наноситься на рухому сітку, де вона віджимається і висихає. Тут вже формування паперове полотно. Для додання папері більшої гладкості і блиску її пропускають спочатку між металевими, а потім між щільними паперовими валами (проводять каландрирование), після чого папір ріжуть на листи спеціальними ножицями.
Як ви думаєте, чому з часом жовтіє папір!?
Виявляється, молекули целюлози, які були виділені з дерева, складаються з великого числа структурних одиниць типу С6Н10О5, які під дією іонів атома водню в перебігу певного часу втрачають між собою зв'язку, що призводить до порушення загального ланцюжка. При такому процесі папір набуває крихкість і втрачає свій первісний колір. Ще відбувається, як кажуть, підкислення паперу. Для того, щоб відновити напівзруйновану папір, застосовують гідрокарбонат кальцію Са (НСО3) 2), який дозволяє тимчасово знизити кислотність.
Є й інший - більш прогресивний спосіб, пов'язаний із застосуванням речовини діетилцинк Zn (C2H5) 2. Але ця речовина може самозайматися на повітря і навіть в близькості від води!
застосування целюлози
Крім того, що целюлозу використовують для виробництва паперу, ще користуються дуже корисним її властивістю етерифікації c різними неорганічними і органічними кислотами. В процесі таких реакцій утворюються складні ефіри, які і знайшли застосування в промисловості. При самій хімічної реакції зв'язку, якими пов'язані фрагменти молекули целюлоза, чи не розриваються, а виходить нова хімічна сполука з ефірної групою -COOR-. Одним з важливих продуктів реакції є ацетат целюлози, який утворюється при взаємодії оцтової кислоти (або її похідних, наприклад оцтового альдегіду) і целюлози. Це хімічна сполука широко використовується для виготовлення синтетичних волокон, наприклад, ацетатного волокна.
Ще один корисний продукт - тринитрат целюлози. Він утворюється при нитровании целюлози сумішшю кислот: концентрованої сірчаної та азотної. Тринітрат целюлози широко використовується при виготовленні бездимного пороху (піроксиліну). Існує ще динитрат целюлози, який застосовується для виготовлення деяких видів пластмас і органічних стекол .