Мөн найрлагад целлюлоз орно. Целлюлоз гэж юу вэ? Ургамлын шилэн-полисахарид

Целлюлоз нь шугаман молекул бүтэцтэй ургамлын гаралтай глюкозын байгалийн полимер (тухайлбал бета-глюкозын үлдэгдэл) юм. Целлюлозыг өөр аргаар эслэг гэж нэрлэдэг. Энэхүү полимер нь ургамалд агуулагдах нүүрстөрөгчийн тавиас илүү хувийг агуулдаг. Целлюлоз нь манай гаригийн органик нэгдлүүдийн дунд нэгдүгээрт ордог.

Цэвэр целлюлоз нь хөвөн утас (ерэн найман хувь хүртэл) эсвэл маалингын утас (наян таван хувь хүртэл) юм. Мод нь тавин хувь хүртэл целлюлоз, сүрэл гучин хувь целлюлоз агуулдаг. Маалинганд маш их байдаг.

Целлюлоз нь цагаан өнгөтэй. Хүхрийн хүчил нь хөх өнгөтэй, иод нь хүрэн өнгөтэй болдог. Целлюлоз нь хатуу, утаслаг, амт, үнэргүй, хоёр зуун градусын температурт нурдаггүй, харин хоёр зуун далан таван градусын температурт гал авалцдаг (өөрөөр хэлбэл энэ нь шатамхай бодис) бөгөөд халаахад Цельсийн гурван зуун жаран градус байна. Усанд уусгах боломжгүй, харин аммиак, зэсийн гидроксидын уусмалд уусгаж болно. Шилэн бол маш бат бөх, уян хатан материал юм.

Амьд организмын хувьд целлюлозын ач холбогдол

Целлюлоз нь полисахарид нүүрс ус юм.

Амьд организмд нүүрс усны үүрэг дараах байдалтай байна.

1. Нүүрс ус нь туслах байгууламжийг барихад оролцдог тул целлюлоз нь ургамлын эсийн хананы бүтцийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
2. Ургамлын хамгаалалтын функц (өргөс эсвэл өргөс). Ургамал дээрх ийм формаци нь үхсэн ургамлын эсийн хананаас бүрддэг.
3. Нүүрс ус нь нарийн төвөгтэй молекулын бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг учраас хуванцар функц (өөр нэр нь анаболик функц юм).
4. Нүүрс ус нь амьд организмын эрчим хүчний эх үүсвэр учраас эрчим хүчээр хангах үүрэг.
5. Амьд организм нүүрс усыг эд эсэд шим тэжээл болгон хадгалдаг тул хадгалалтын функц.
6. Осмосын функц, учир нь нүүрс ус нь амьд организмын осмосын даралтыг зохицуулахад оролцдог (жишээлбэл, цусанд нэг зуун миллиграммаас нэг зуун арван миллиграмм глюкоз агуулагддаг бөгөөд цусны осмосын даралт нь цусан дахь нүүрс усны агууламжаас хамаарна). Осмос тээвэрлэлт нь өндөр модны их биенд шим тэжээлийг хүргэдэг, учир нь энэ тохиолдолд хялгасан судасны тээвэрлэлт үр дүнгүй байдаг.
7. Зарим нүүрс ус нь эсийн рецепторуудын хүлээн авах хэсэгт (эсийн гадаргуу дээрх молекулууд эсвэл эсийн цитоплазмд ууссан молекулууд) байдаг тул рецепторын үйл ажиллагаа. Хүлээн авагч нь гадны дохиог дамжуулдаг тодорхой химийн молекултай холбогдоход тусгай арга замаар хариу үйлдэл үзүүлж, энэ дохиог өөрөө эс рүү дамжуулдаг.

Целлюлозын биологийн үүрэг нь:

1. Эслэг нь ургамлын эсийн хананы үндсэн бүтцийн хэсэг юм. Фотосинтезийн үр дүнд үүссэн. Ургамлын целлюлоз нь өвсөн тэжээлт амьтдын (жишээлбэл, хивэгч) хоол хүнс бөгөөд тэдгээрийн биед эслэг нь целлюлаза ферментийн тусламжтайгаар задардаг. Энэ нь нэлээд ховор тохиолддог тул целлюлозыг цэвэр хэлбэрээр нь хүний ​​хоолонд хэрэглэдэггүй.
2. Хоолонд агуулагдах эслэг нь хүнийг цатгалан мэдрэх мэдрэмжийг төрүүлж, гэдэсний хөдөлгөөнийг (гүрвэлзэх хөдөлгөөн) сайжруулдаг. Целлюлоз нь шингэнийг холбох чадвартай (целлюлозын нэг грамм тутамд дөрвөн грамм шингэн хүртэл). Бүдүүн гэдсэнд нянгаар метаболизмд ордог. Шилэн утас нь хүчилтөрөгчийн оролцоогүйгээр гагнаж байна (биед зөвхөн нэг агааргүй үйл явц байдаг). Хоол боловсруулах үр дүн нь гэдэсний хий, нисдэг өөхний хүчил үүсэх явдал юм. Эдгээр хүчлүүдийн ихэнх нь цусанд шингэж, биеийн энерги болгон ашигладаг. Мөн шингэхгүй байгаа хүчлүүдийн хэмжээ, гэдэсний хий нь өтгөний хэмжээг нэмэгдүүлж, шулуун гэдсээр нэвтрэхийг хурдасгадаг. Мөн эдгээр хүчлүүдийн энерги нь бүдүүн гэдэсний ашигтай микрофлорын хэмжээг нэмэгдүүлж, тэнд амьдрахад нь тусалдаг. Хүнсний эслэгийн хэмжээ ихсэх тусам гэдэсний ашигтай бактерийн хэмжээ нэмэгдэж, витамины бодисын нийлэгжилт сайжирдаг.
3. Хэрэв та хоолонд улаан буудайгаар хийсэн хивэг (эслэг агуулсан) гучаас дөчин таван грамм нэмбэл баас нь өдөрт далан есөн граммаас хоёр зуун хорин найман грамм хүртэл нэмэгдэж, тэдгээрийн хөдөлгөөний хугацаа тавин граммаас багасдаг. -найман цагаас дөчин цаг хүртэл. Хоолонд эслэгийг тогтмол нэмбэл өтгөн зөөлөрч, өтгөн хатах, геморрой үүсэхээс сэргийлдэг.
4. Хоолонд маш их хэмжээний эслэг (жишээлбэл, хивэг) агуулагдах үед эрүүл хүний ​​бие болон 1-р хэлбэрийн чихрийн шижинтэй хүний ​​бие глюкозын эсрэг тэсвэртэй болдог.
5. Эслэг нь сойз шиг гэдэсний ханан дахь бохирдлыг арилгаж, хорт бодисыг шингээж, холестеролыг зайлуулж, энэ бүгдийг биеэс зайлуулдаг. Хөх тарианы талх, хивэг иддэг хүмүүс бүдүүн гэдэсний хорт хавдраар өвчлөх нь бага байдаг гэж эмч нар дүгнэжээ.

Хамгийн их эслэг нь улаан буудай, хөх тарианы хивэг, том ширхэгтэй гурилаар хийсэн талх, уураг, хивэгээр хийсэн талх, хатаасан жимс, лууван, үр тариа, нишингэ зэрэгт агуулагддаг.

Целлюлозын хэрэглээ

Хүмүүс целлюлозыг удаан хугацаанд хэрэглэж ирсэн. Юуны өмнө модон материалыг барилгын ажилд түлш, самбар болгон ашигласан. Дараа нь хөвөн, маалинга, олсны ширхэгээр янз бүрийн даавуу хийдэг байв. Аж үйлдвэрт анх удаа цаасан бүтээгдэхүүний үйлдвэрлэл хөгжсөнөөр модон материалыг химийн аргаар боловсруулж эхэлсэн.

Одоогийн байдлаар целлюлозыг янз бүрийн үйлдвэрлэлийн салбарт ашиглаж байна. Мөн үйлдвэрлэлийн хэрэгцээнд зориулж модны түүхий эдээс голчлон авдаг. Целлюлозыг целлюлоз, цаасан бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэх, төрөл бүрийн даавуу үйлдвэрлэх, анагаах ухаан, лак үйлдвэрлэх, органик шил үйлдвэрлэх болон үйлдвэрлэлийн бусад салбарт ашигладаг.

Түүний хэрэглээг илүү нарийвчлан авч үзье

Торгоны ацетатыг целлюлозоос гаргаж авдаг бөгөөд түүний эфир, байгалийн бус утас, целлюлозын ацетатын хальсыг шатдаггүй. Утаагүй дарь нь пироксилинаар хийгдсэн байдаг. Целлюлозыг эмнэлгийн зузаан хальс (коллодион), тоглоом, хальс, гэрэл зургийн хальс зэрэг целлюлоид (хуванцар) хийхэд ашигладаг. Тэд утас, олс, хөвөн ноос, төрөл бүрийн картон, усан онгоц, байшин барихад зориулсан барилгын материал хийдэг. Тэд мөн глюкоз (эмнэлгийн зориулалтаар), этилийн спирт авдаг. Целлюлозыг түүхий эд болон химийн боловсруулалтын бодис болгон ашигладаг.

Цаас хийхэд их хэмжээний глюкоз шаардлагатай байдаг. Цаас бол цаасан бүтээгдэхүүний нимгэн, нягт, гөлгөр гадаргуу (бэх нь цус урсахгүй байх ёстой) гаргахын тулд тусгай төхөөрөмж ашиглан хэмжээсийг нь авч, шахаж авсан целлюлозын нимгэн ширхэгт давхарга юм. Эхэндээ цаас үйлдвэрлэхэд зөвхөн ургамлын гаралтай материалыг ашигладаг байсан бөгөөд үүнээс шаардлагатай утаснуудыг механик аргаар (цагаан будааны иш, хөвөн, өөдөс) гаргаж авдаг байв.

Гэвч ном хэвлэл маш хурдацтай хөгжиж, сонин хэвлэлүүд ч хэвлэгдэж эхэлсэн тул ийм аргаар үйлдвэрлэсэн цаас хүрэлцэхгүй болжээ. Хүмүүс мод нь маш их хэмжээний эслэг агуулдаг болохыг олж мэдсэн тул цаас үйлдвэрлэсэн ургамлын масс руу нунтагласан модны түүхий эдийг нэмж эхлэв. Гэхдээ энэ цаас маш богино хугацаанд, ялангуяа гэрэлд удаан байх үед амархан урагдаж шар өнгөтэй болсон.

Тиймээс модон материалыг химийн бодисоор эмчлэх янз бүрийн аргыг боловсруулж эхэлсэн бөгөөд энэ нь янз бүрийн хольцоос цэвэршүүлсэн целлюлозыг тусгаарлах боломжийг олгодог.

Целлюлоз авахын тулд модны чипсийг урвалж (хүчил эсвэл шүлт) уусмалд удаан хугацаагаар буцалгаж, дараа нь үүссэн шингэнийг цэвэршүүлнэ. Ингэж цэвэр целлюлоз үүсдэг.

Хүчлийн урвалжууд нь хүхрийн хүчил агуулдаг бөгөөд үүнийг бага хэмжээний давирхайтай модноос целлюлоз үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Шүлтлэг урвалжууд нь:

1. содын урвалжууд нь хатуу мод, нэг наст ургамлаас целлюлоз үйлдвэрлэхийг баталгаажуулдаг (ийм целлюлоз нь нэлээд үнэтэй байдаг);
2. сульфатын урвалжууд, тэдгээрийн хамгийн түгээмэл нь натрийн сульфат (цагаан архи үйлдвэрлэх үндэс суурь бөгөөд аль хэдийн аль ч ургамлаас целлюлоз үйлдвэрлэх урвалж болгон ашигладаг).

Үйлдвэрлэлийн бүх үе шат дууссаны дараа цаасыг сав баглаа боодол, ном, бичгийн хэрэгсэл үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Дээр дурдсан бүхнээс харахад целлюлоз (эслэг) нь хүний ​​гэдэс дотрыг цэвэрлэх, эдгээх чухал ач холбогдолтой бөгөөд үйлдвэрлэлийн олон салбарт ашиглагддаг гэж дүгнэж болно.

Целлюлоз нь усгүйжүүлэгийн энгийн хэсгүүдээс бүрдсэн полисахарид юм.Д -глюкоз ба поли-1, 4-ийг төлөөлдөгβ - Д -глюкопираносил-Д - глюкопираноз. Целлюлозын макромолекул нь гидроглюкозын нэгжийн хамт бусад моносахаридын үлдэгдэл (гексоз ба пентоз), түүнчлэн уроны хүчлийг агуулж болно (зураг харна уу). Ийм үлдэгдлийн шинж чанар, тоо хэмжээг биохимийн синтезийн нөхцлөөр тодорхойлно.

Целлюлоз нь дээд ургамлын эсийн хананы гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Энэ нь дагалдах бодисуудын хамт үндсэн механик ачааллыг даах хүрээний үүргийг гүйцэтгэдэг. Целлюлоз нь ихэвчлэн зарим ургамлын үрийн үс, тухайлбал, хөвөн (97-98% целлюлоз), мод (хуурай бодисын үндсэн дээр 40-50%), өтгөн утас, ургамлын холтосны дотоод давхарга (маалингын ба рами - 80-90% , жут - 75% ба бусад), нэг наст ургамлын иш (30-40%), жишээлбэл, зэгс, эрдэнэ шиш, үр тариа, наранцэцэг.

Байгалийн материалаас целлюлозыг тусгаарлах нь целлюлозын бус бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг устгах буюу уусгах урвалжуудын үйл ажиллагаанд суурилдаг. Боловсруулалтын шинж чанар нь ургамлын материалын найрлага, бүтцээс хамаарна. Хөвөн шилэнд (целлюлозын бус хольц - 2.0-2.5% азот агуулсан бодис; ойролцоогоор 1% пентозан ба пектин бодис; 0.3-1.0% өөх тос, лав; 0.1-0.2% эрдэс давс) харьцангуй зөөлөн хандлах аргыг хэрэглэнэ.

Хөвөн хөвсгөрийг 1.5-3% натрийн гидроксидын уусмалаар паркад (3-6 цаг, 3-10 атмосфер) хийж, дараа нь янз бүрийн исэлдүүлэгч бодисууд - хлорын давхар исэл, натрийн гипохлорит, устөрөгчийн хэт исэлээр угааж, цайруулна. Бага молийн жинтэй зарим полисахаридууд (пентозанууд, хэсэгчлэн гексосанууд), уроны хүчил, зарим өөх тос, лавууд нь уусмалд ордог. Агуулгаα -целлюлоз (17.5% -ийн уусмалд уусдаггүй фракцН aOH 20°-д 1 цаг) 99.8-99.9% хүртэл нэмэгдүүлэх боломжтой. Хоол хийх явцад эслэгийн морфологийн бүтцийг хэсэгчлэн устгасны үр дүнд целлюлозын реактив байдал нэмэгддэг (целлюлозыг дараагийн химийн боловсруулалтын явцад олж авсан эфирийн уусах чадвар, эдгээр эфирийн ээрэх уусмалын шүүлтүүрийг тодорхойлдог шинж чанар).

40-55% целлюлоз, 5-10% бусад гексозан, 10-20% пентозан, 20-30% лигнин, 2-5% давирхай болон бусад олон хольц агуулсан, морфологийн нарийн бүтэцтэй модноос целлюлозыг тусгаарлах. боловсруулалтын хатуу нөхцөл; Ихэнхдээ модны чипсийг сульфит эсвэл сульфатаар хооллоход ашигладаг.

Сульфитын хоол хийх явцад модыг 3-6% -ийн чөлөөт уусмалаар эмчилдэг SO 2 ба 2% орчим SO 2 , кальци, магни, натри эсвэл аммонийн бисульфит хэлбэрээр холбогддог. 4-12 цагийн турш 135-150 градусын даралтын дор хоол хийх; Хүчиллэг бисульфиттэй хоол хийх үед хоол хийх уусмалууд нь рН нь 1.5-аас 2.5 хүртэл байдаг.Сульфиттэй хоол хийх явцад лигнин нь сульфонжуулж, дараа нь уусмал руу шилждэг. Үүний зэрэгцээ гемицеллюлозын нэг хэсэг нь гидролиз болж, үүссэн олиго- ба моносахаридууд, түүнчлэн давирхайт бодисын нэг хэсэг нь хоол хийх шингэнд уусдаг. Энэ аргаар тусгаарлагдсан целлюлозыг (сульфит целлюлоз) химийн боловсруулалтанд (гол төлөв наалдамхай эслэг үйлдвэрлэхэд) ашиглахдаа целлюлозыг цэвэршүүлэхэд ашигладаг бөгөөд гол ажил нь целлюлозын химийн цэвэр байдал, жигд байдлыг нэмэгдүүлэх (лигнинийг зайлуулах) юм. , гемицеллюлоз, үнсний агууламж ба давирхайн агууламж буурах, коллоид химийн болон физик шинж чанарын өөрчлөлт). Цэвэршүүлэх хамгийн түгээмэл арга бол цайруулсан целлюлозыг 4-10% -ийн уусмалаар эмчлэх явдал юмН aOH 20° (хүйтэн цэвэршүүлэх) эсвэл 1% уусмал NaOH 95-100 ° (халуун цэвэршүүлэх). Химийн боловсруулалтанд зориулсан цэвэршүүлсэн сульфит целлюлоз нь дараахь үзүүлэлттэй байна: 95-98%α - целлюлоз; 0.15-0.25% лигнин; 1.8-4.0% пентозандар; 0.07-0.14% давирхай; 0.06-0.13% үнс. Мөн сульфит целлюлозыг өндөр чанартай цаас, картон үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Модны чипсийг мөн 4-ээр чанаж болно. 6% N уусмал aOH (содтой хоол хийх) эсвэл түүний натрийн сульфидтэй (сульфаттай хоол хийх) холимог даралтын дор 170-175 ° -т 5-6 цагийн турш. Энэ тохиолдолд лигнин уусч, гемицеллюлозын нэг хэсэг (ихэвчлэн гексосанууд) уусмалд шилжиж, гидролиз болж, үүссэн элсэн чихэр нь органик гидрокси хүчил (сүүн, сахар болон бусад) болон хүчил (формик) болж хувирдаг. Давирхай ба түүнээс дээш өөх тосны хүчил нь натрийн давс хэлбэрээр аажмаар хоол хийх шингэн рүү ордог."сульфатын саван"). Шүлтлэг хоол хийх нь гацуур, нарс, навчит модыг боловсруулахад тохиромжтой. Химийн боловсруулалтанд энэ аргаар тусгаарлагдсан целлюлоз (сульфатын целлюлоз) ашиглах үед модыг хоол хийхээс өмнө урьдчилан гидролиз (өндөр температурт шингэрүүлсэн хүхрийн хүчилээр эмчлэх) хийдэг. Химийн боловсруулалтад ашигладаг, цэвэршүүлж, цайруулсны дараа гидролизийн өмнөх целлюлоз нь дараах дундаж найрлагатай (%) байна.α -целлюлоз - 94.5-96.9; пентозан 2-2, 5; давирхай ба өөх тос - 0.01-0.06; үнс - 0.02-0.06 Сульфатын целлюлозыг мөн шуудай, боодлын цаас, цаасан олс, техникийн цаас (бобин, зүлгүүр, конденсатор), бичих, хэвлэх, цайруулсан бат бөх цаас (зургийн, зураг зүйн, баримт бичиг) үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Сульфатаар хоол хийх нь өндөр бүтээмжтэй целлюлозыг үйлдвэрлэхэд ашигладаг бөгөөд Атираат картон, шуудай цаас үйлдвэрлэхэд ашигладаг (энэ тохиолдолд модноос целлюлозын гарц 50-60% байна).~ 35% химийн боловсруулалт хийх урьдчилсан гидролизийн крафт целлюлозын хувьд). Өндөр гарцтай целлюлоз нь их хэмжээний лигнин (12-18%) агуулдаг ба чип хэлбэрээ хадгалдаг. Тиймээс хоол хийсний дараа механик нунтаглалтанд өртдөг. Сод ба сульфатыг их хэмжээгээр агуулсан сүрэлээс целлюлозыг ялгахад ашиглаж болно. SiO2 , шүлтийн үйлчлэлээр арилгана.

Целлюлозыг мөн навчит мод, нэг наст ургамлаас гидротропик аргаар ялгаж авдаг - түүхий эдийг шүлтлэг металлын давс, үнэрт нүүрстөрөгчийн болон сульфоны хүчлийн (жишээлбэл, бензой, цимен, ксилол сульфоны хүчил) төвлөрсөн (40-50%) уусмалаар боловсруулдаг. 150-180 градусын температурт 5-10 цаг. Целлюлозыг тусгаарлах бусад аргууд (азотын хүчил, хлор-шүлт болон бусад) өргөн хэрэглэгддэггүй.

Целлюлозын молийн жинг тодорхойлохын тулд ихэвчлэн вискозиметрийн аргыг ашигладаг [зэс-аммонийн уусмал дахь целлюлозын уусмалын зуурамтгай чанар, дөрөвдөгч аммонийн суурийн уусмал, кадми этилендиамин гидроксид (кадоксен гэж нэрлэгддэг), шүлтлэг уусмал дахь натрийн төмрийн хүчлийн цогцолбор болон бусад, эсвэл целлюлозын эфирийн зуурамтгай чанараар - голчлон ацетат ба нитратыг устгахаас бусад нөхцөлд олж авсан] ба осмотик (целлюлозын эфирийн хувьд) аргууд. Эдгээр аргуудыг ашиглан тодорхойлсон полимержилтын зэрэг нь янз бүрийн целлюлозын бэлдмэлүүдэд өөр өөр байдаг: хөвөн целлюлоз, баст эслэг целлюлозын хувьд 10-12 мянга; Модны целлюлозын хувьд 2.5-3 мянга (хэт центрифугийн тодорхойлолтын дагуу), наалдамхай торгон целлюлозын хувьд 0.3-0.5 мянга.

Целлюлоз нь молийн жинд их хэмжээний полидисперсийн шинж чанартай байдаг. Целлюлозыг зэс-аммиакийн уусмалаас, куприэтилендиамин, кадмимиметилендиамин эсвэл натрийн төмрийн хүчлийн шүлтлэг уусмалаас хэсэгчлэн уусгах эсвэл тунадасжуулах, түүнчлэн ацетон эсвэл ацетон дахь целлюлозын нитратын уусмалаас фракцийн тунадасжилтаар хуваагддаг. Хөвөн целлюлоз, хөвөн утас, зөөлөн модны нухаш нь хоёр максимум бүхий молийн жингийн хуваарилалтын муруйгаар тодорхойлогддог; хатуу модны нухашны муруй нь дээд тал нь нэг байна.

Целлюлоз нь нарийн төвөгтэй супрамолекул бүтэцтэй. Рентген цацраг, электрон дифракц, спектроскопийн судалгаанд үндэслэн целлюлозыг талст полимер гэж хүлээн зөвшөөрдөг. Целлюлоз нь хэд хэдэн бүтцийн өөрчлөлттэй байдаг бөгөөд тэдгээрийн гол нь байгалийн целлюлоз ба усжуулсан целлюлоз юм. Байгалийн целлюлоз нь төвлөрсөн шүлтийн уусмал, дараа нь шүлтийн целлюлоз болон бусад задралын нөлөөн дор уусч, дараа нь уусмалаас тунадасжих үед усжуулсан целлюлоз болж хувирдаг. Урвуу шилжилтийг целлюлозын гидратыг уусгагчаар халааж, хүчтэй хавагнах (глицерин, ус) үүсгэдэг. Бүтцийн өөрчлөлтүүд хоёулаа рентген туяаны дифракцийн өөр өөр загвартай бөгөөд урвалд орох чадвар, уусах чадвар (зөвхөн целлюлоз төдийгүй түүний эфир), шингээх чадвар болон бусад зүйлсээр ихээхэн ялгаатай байдаг. Целлюлозын гидрат бэлдмэлүүд нь гигроскопик, будах чадварыг нэмэгдүүлж, гидролизийн хурдыг нэмэгдүүлдэг.

Целлюлозын макромолекул дахь анхан шатны нэгжүүдийн хооронд ацетал (глюкозид) бонд байгаа нь түүний хүчлийн нөлөөнд бага эсэргүүцэлтэй байдаг тул целлюлозын гидролиз үүсдэг (зураг харна уу). Үйл явцын хурд нь хэд хэдэн хүчин зүйлээс хамаардаг бөгөөд тэдгээрийн шийдвэрлэх хүчин зүйл нь, ялангуяа гетероген орчинд урвал явуулахад молекул хоорондын харилцан үйлчлэлийн эрчмийг тодорхойлдог эмийн бүтэц юм. Гидролизийн эхний үе шатанд хурд нь илүү өндөр байж болох бөгөөд энэ нь макромолекулд ердийн глюкозидын холбоог бодвол гидролизийн урвалжийн үйлчлэлд бага тэсвэртэй цөөн тооны бонд байх боломжтой байдагтай холбоотой юм. Целлюлозын хэсэгчилсэн гидролизийн бүтээгдэхүүнийг гидроцеллюлоз гэж нэрлэдэг.

Гидролизийн үр дүнд целлюлозын материалын шинж чанар мэдэгдэхүйц өөрчлөгддөг - утаснуудын механик бат бөх чанар буурч (полимержих түвшин буурсантай холбоотой), альдегидийн бүлгийн агууламж, шүлт дэх уусах чадвар нэмэгддэг. Хэсэгчилсэн гидролиз нь целлюлозын бэлдмэлийн шүлтлэг эмчилгээнд тэсвэртэй байдлыг өөрчлөхгүй. Целлюлозын бүрэн гидролизийн бүтээгдэхүүн нь глюкоз юм. Целлюлоз агуулсан ургамлын түүхий эдийг гидролиз хийх үйлдвэрлэлийн арга нь шингэрүүлсэн уусмалаар боловсруулалт хийх явдал юм. HCl ба H2SO4 (0.2-0.3%) 150-180 °; үе шаттай гидролизийн үед элсэн чихрийн гарц 50% хүртэл байдаг.

Химийн шинж чанараараа целлюлоз нь олон атомт спирт юм. Макромолекулын элементийн нэгжид гидроксил бүлгүүд байдаг тул целлюлоз нь шүлтлэг металл ба суурьтай урвалд ордог. Хатаасан целлюлозыг шингэн аммиак дахь натрийн металлын уусмалаар хасах 25-50°С температурт 24 цагийн турш боловсруулахад целлюлозын трисодиум спиртат үүснэ.

n + 3nNa → n + 1.5nH 2.

Төвлөрсөн шүлтийн уусмал нь целлюлоз дээр ажиллахад химийн урвал явагдахын зэрэгцээ физик-химийн процессууд явагддаг - целлюлозын хавдар, түүний бага молекулын фракцуудын хэсэгчилсэн татан буулгах, бүтцийн өөрчлөлтүүд. Шүлтлэг металлын гидроксидын целлюлозтой харилцан үйлчлэл нь хоёр схемийн дагуу явагдана.

n + n NaOH ↔ n + nH 2 O

[C 6 H 7 O 2 (OH) 3 ]n + n NaOH ↔ n.

Шүлтлэг орчинд целлюлозын анхдагч ба хоёрдогч гидроксил бүлгийн реактив байдал өөр байна. Хамгийн тод хүчиллэг шинж чанарууд нь гликолын бүлгийн нэг хэсэг болох целлюлозын үндсэн нэгжийн нүүрстөрөгчийн хоёр дахь атомд байрлах гидроксил бүлгүүдийн шинж чанар юм.α - ацеталь бондын байрлал. Целлюлозын алкоксид үүсэх нь эдгээр гидроксил бүлгүүдийн улмаас яг тодорхой тохиолддог бол үлдсэн OH бүлгүүдтэй харилцан үйлчлэхэд молекулын нэгдэл үүсдэг.

Шүлтлэг целлюлозын найрлага нь түүний үйлдвэрлэлийн нөхцлөөс хамаарна - шүлтийн концентраци; температур, целлюлозын материалын шинж чанар болон бусад. Шүлтлэг целлюлоз үүсэх урвалын эргэлт буцалтгүй байдлаас шалтгаалан уусмал дахь шүлтийн концентраци нэмэгдэх нь нэмэгдэхэд хүргэдэг.γ шүлтийн целлюлоз (целлюлозын макромолекулын 100 энгийн нэгжид орлуулсан гидроксил бүлгийн тоо) ба мерсержих температур буурах нь нэмэгдэхэд хүргэдэг.γ Шүлтлэг целлюлозыг тэнцүү төвлөрсөн шүлтийн уусмалын үйлчлэлээр олж авсан бөгөөд энэ нь шууд ба урвуу урвалын температурын коэффициентүүдийн зөрүүгээр тайлбарлагддаг. Өөр өөр целлюлозын материалын шүлтүүдтэй харилцан үйлчлэлийн янз бүрийн эрч хүч нь эдгээр материалын физик бүтцийн онцлогтой холбоотой бололтой.

Целлюлозын шүлтүүдтэй харилцан үйлчлэх үйл явцын чухал бүрэлдэхүүн хэсэг нь целлюлозын хавдар, түүний бага молекул жинтэй фракцуудыг уусгах явдал юм. Эдгээр процессууд нь целлюлозоос бага молекул жинтэй фракцуудыг (гемицеллюлоз) зайлуулж, эфиржүүлэгч урвалжуудыг дараагийн эфиржих процессын явцад (жишээлбэл, ксантогенжилт) эслэгт нэвтрүүлэхэд тусалдаг. Температур буурах тусам хавдах зэрэг нь мэдэгдэхүйц нэмэгддэг. Жишээлбэл, 18 ° -д хөвөнгийн диаметр 12% -иар нэмэгддэг. NaOH 10%, -10°-д 66% хүрдэг. Шүлтний концентраци ихсэх тусам хавагнах зэрэг нь эхлээд нэмэгдэж, дараа нь (12% -иас дээш) буурдаг. Хавангийн хамгийн дээд зэрэг нь шүлтийн целлюлозын рентген зураг гарч ирэх шүлтийн концентрацид ажиглагддаг. Эдгээр концентраци нь янз бүрийн целлюлозын материалын хувьд өөр өөр байдаг: хөвөнгийн хувьд 18% (25°-д), рамигийн хувьд 14-15%, сульфитын целлюлозын хувьд 9.5-10%. Целлюлозын концентрацитай уусмалын харилцан үйлчлэлН AOH нь нэхмэлийн үйлдвэр, хиймэл утас, целлюлозын эфир үйлдвэрлэхэд өргөн хэрэглэгддэг.

Целлюлозын бусад шүлтлэг металлын гидроксидтэй харилцан үйлчлэл нь идэмхий натритай ижил төстэй явагддаг. Байгалийн целлюлозын бэлдмэлийг шүлтлэг металлын гидроксидын ойролцоогоор тэнцүү молярт (3.5-4.0 моль/л) уусмалд оруулах үед шүлтийн целлюлозын рентген зураг гарч ирдэг. Хүчтэй органик суурь, зарим тетраалкил (арил) аммонийн гидроксид нь целлюлозтой молекулын нэгдлүүдийг үүсгэдэг бололтой.

Целлюлозын суурийн урвалын цувралд түүний куприаммин гидраттай харилцан үйлчлэл нь онцгой байр суурь эзэлдэг. Cu (NH 3 ) 4 ] (OH ) 2 , түүнчлэн зэс, никель, кадми, цайрын бусад хэд хэдэн цогц нэгдлүүдтэй - куприэтилендиамин [ Cu (en) 2 ](OH) 2 (en - этилендиамин молекул), ниоксан [ Ni(NH 3 ) 6 ] (OH) 2 , ниоксен [ Ni (en ) 3 ] (OH) 2 , кадоксен [ Cd (en ) 3 ] (OH ) 2 мөн бусад. Эдгээр бүтээгдэхүүнд целлюлоз уусдаг. Зэс-аммиакийн уусмалаас целлюлозыг тунадасжуулах нь ус, шүлт эсвэл хүчиллэг уусмалын нөлөөн дор явагддаг.

Исэлдүүлэгч бодисын нөлөөн дор целлюлозын хэсэгчилсэн исэлдэлт явагддаг - энэ процессыг технологид амжилттай ашигладаг (целлюлоз ба хөвөн даавууг цайруулах, шүлтийн целлюлозыг урьдчилан боловсронгуй болгох). Целлюлозын исэлдэлт нь целлюлозыг цэвэршүүлэх, зэс-аммиакийн ээрэх уусмал бэлтгэх, целлюлозын материалаар хийсэн бүтээгдэхүүний үйл ажиллагааны хажуугийн процесс юм. Целлюлозын хэсэгчилсэн исэлдэлтийн бүтээгдэхүүнийг оксицеллюлоз гэж нэрлэдэг. Исэлдүүлэгч бодисын шинж чанараас хамааран целлюлозын исэлдэлт нь сонгомол болон сонгомол бус байж болно. Хамгийн сонгомол үйлчилдэг исэлдүүлэгч бодисууд нь пираны цагираг хагарснаар (целлюлозын диальдегид үүсэх) целлюлозын үндсэн нэгжийн гликолын бүлгийг исэлдүүлдэг үечилсэн хүчил ба түүний давсууд орно (зураг харна уу). Тогтмол хүчил ба периодатын нөлөөн дор цөөн тооны анхдагч гидроксил бүлгүүд исэлддэг (карбоксил эсвэл альдегидийн бүлэгт). Үүнтэй төстэй схемийн дагуу целлюлоз нь органик уусгагч (цууны хүчил, хлороформ) орчинд хар тугалга тетраацетатын нөлөөн дор исэлддэг.

Хүчилд тэсвэртэй байдлын хувьд диальдегидецеллюлоз нь анхны целлюлозоос ялимгүй ялгаатай боловч шүлтлэг орчинд гемиацетийн бондын гидролизийн үр дүнд шүлт, тэр ч байтугай усанд тэсвэртэй байдаг. Натрийн хлоритын нөлөөгөөр альдегидийн бүлгүүдийг карбоксил бүлэг болгон исэлдүүлэх (дикарбоксицеллюлоз үүсэх), түүнчлэн тэдгээрийг гидроксил бүлэг болгон бууруулж (үүсэлт гэж нэрлэгддэг)"архи" - целлюлоз) исэлдсэн целлюлозыг шүлтлэг урвалжийн үйлчлэлд тогтворжуулах. Целлюлозын диальдегидийн нитрат ба ацетатуудын уусах чадвар нь исэлдэлтийн түвшин бага байсан ч гэсэн (γ = 6-10) нь харгалзах целлюлозын эфирийн уусах чадвараас хамаагүй бага байдаг нь эфиржилтийн үед молекул хоорондын гемиацетийн холбоо үүссэнтэй холбоотой бололтой. Азотын давхар исэл целлюлоз дээр үйлчлэхэд голчлон анхдагч гидроксил бүлгүүд нь карбоксил бүлгүүд болж исэлддэг (монокарбоксицеллюлоз үүсэх) (зураг харна уу). Урвал нь целлюлозын нитратын эфирийн завсрын үүсэх ба эдгээр эфирүүдийн дараагийн исэлдэлтийн хувирал бүхий радикал механизмаар явагддаг. Карбоксил бүлгийн нийт агууламжийн 15 хүртэлх хувь нь неуроник (COOH бүлгүүд нь хоёр ба гурав дахь нүүрстөрөгчийн атомуудад үүсдэг). Үүний зэрэгцээ эдгээр атомууд дахь гидроксил бүлгүүдийг кето бүлэгт исэлдүүлдэг (исэлдсэн гидроксил бүлгийн нийт тооны 15-20% хүртэл). Кето бүлгүүд үүсэх нь монокарбоксицеллюлозын шүлт, тэр ч байтугай өндөр температурт усны нөлөөнд маш бага эсэргүүцэлтэй байх шалтгаан болж байгаа юм.

10-13% COOH бүлгийн агууламжтай монокарбоксицеллюлоз нь шингэрүүлсэн уусмалд уусдаг. NaOH, аммиак, пиридины уусмалыг харгалзах давс үүсгэдэг. Түүний ацетилжилт нь целлюлозоос илүү удаан явагддаг; ацетат нь метилен хлорид бүрэн уусдаггүй. Монокарбоксил целлюлозын нитратууд нь 13.5% хүртэл азотын агууламжтай байсан ч ацетонд уусдаггүй. Монокарбоксицеллюлозын эфирийн шинж чанаруудын эдгээр шинж чанарууд нь карбоксил ба гидроксил бүлгийн харилцан үйлчлэлийн явцад молекул хоорондын эфирийн холбоо үүсэхтэй холбоотой юм. Монокарбоксицеллюлозыг цус тогтоогч бодис болгон, биологийн идэвхт бодис (гормон) ялгах катион солилцогч болгон ашигладаг. Целлюлозыг периодат, дараа нь хлорит, азотын давхар исэлтэй хослуулан исэлдүүлэх замаар 50.8% хүртэл COOH бүлэг агуулсан трикарбоксицеллюлоз гэж нэрлэгддэг бэлдмэлүүдийг нэгтгэсэн.

Сонгомол бус исэлдүүлэгч бодис (хлорын давхар исэл, гипохлорт хүчлийн давс, устөрөгчийн хэт исэл, шүлтлэг орчин дахь хүчилтөрөгч) -ийн нөлөөн дор целлюлозын исэлдэлтийн чиглэл нь орчны шинж чанараас ихээхэн хамаардаг. Хүчиллэг ба төвийг сахисан орчинд гипохлорит ба устөрөгчийн хэт ислийн нөлөөн дор анхдагч гидроксил бүлгүүдийг альдегид, хоёрдогч OH бүлгүүдийн аль нэгийг кето бүлэг болгон исэлдүүлсний үр дүнд бууруулагч төрлийн бүтээгдэхүүн үүсдэг. устөрөгчийн хэт исэл нь пираны цагираг тасарснаар гликолын бүлгүүдийг исэлдүүлдэг. Шүлтлэг орчинд гипохлориттой исэлдэх явцад альдегидийн бүлгүүд аажмаар карбоксил бүлэг болж хувирдаг бөгөөд үүний үр дүнд исэлдэлтийн бүтээгдэхүүн нь хүчиллэг шинж чанартай байдаг. Гипохлорит эмчилгээ нь целлюлозыг цайруулах хамгийн түгээмэл аргуудын нэг юм. Өндөр цагаан өнгөтэй өндөр чанартай целлюлозыг авахын тулд хүчиллэг эсвэл шүлтлэг орчинд хлорын давхар исэл эсвэл хлоритоор цайруулдаг. Энэ тохиолдолд лигнин исэлдэж, будагч бодисууд устаж, целлюлозын макромолекул дахь альдегидийн бүлгүүд нь карбоксил бүлэгт исэлддэг; гидроксил бүлгүүд исэлддэггүй. Радикал механизмаар үүсдэг, целлюлозыг их хэмжээгээр устгадаг шүлтлэг орчинд агаар мандлын хүчилтөрөгчөөр исэлдэх нь макромолекул дахь карбонил ба карбоксил бүлгүүдийн хуримтлалд хүргэдэг (шүлтлэг целлюлозын өмнөх боловсорч гүйцсэн).

Целлюлозын макромолекулын элементийн нэгжид гидроксил бүлгүүд байгаа нь эфир ба эфир зэрэг целлюлозын деривативын чухал ангилалд шилжих боломжийг олгодог. Үнэ цэнэтэй шинж чанараараа эдгээр нэгдлүүдийг технологийн янз бүрийн салбарт - утас, хальс (целлюлоз ацетат, нитрат), хуванцар (ацетат, нитрат, этил, бензил эфир), лак, цахилгаан тусгаарлагч бүрээс үйлдвэрлэхэд тогтворжуулагч болгон ашигладаг. нефтийн болон нэхмэлийн үйлдвэрийн суспенз ба өтгөрүүлэгч.үйлдвэр (бага орлуулсан карбоксиметилцеллюлоз).

Целлюлоз дээр суурилсан утас (байгалийн болон хиймэл) нь үнэ цэнэтэй шинж чанартай (өндөр бат бөх, гигроскопик, сайн будах чадвартай. Целлюлозын утаснуудын сул тал нь шатамхай, хангалтгүй өндөр уян хатан чанар, бичил биетний нөлөөн дор амархан устдаг) бүхий бүрэн хэмжээний нэхмэл материал юм. , гэх мэт. Целлюлозын материалын чиглэлийн өөрчлөлт (өөрчлөлтийн) хандлага нь хэд хэдэн шинэ целлюлоз деривативууд, зарим тохиолдолд целлюлозын деривативуудын шинэ ангиуд бий болоход хүргэсэн.

Целлюлозын шинэ деривативын шинж чанарыг өөрчлөх, нийлэгжүүлэх ажлыг хоёр бүлгийн аргыг ашиглан гүйцэтгэдэг.

1) энгийн нэгжийн гидроксил бүлгүүдийг эфиржүүлэх, О-алкилизаци эсвэл бусад функциональ бүлэгт хувиргах (целлюлозын эфир - нитрат, эфир ашиглан исэлдэлт, нуклеофилийн орлуулалт). n -толуол- ба метансульфоны хүчил);

2) залгаастай сополимержилт эсвэл целлюлозыг олон үйлдэлт нэгдлүүдтэй харилцан үйлчлэх (целлюлозыг салаалсан эсвэл хөндлөн холбоос бүхий полимер болгон хувиргах).

Төрөл бүрийн целлюлозын деривативыг нэгтгэх хамгийн түгээмэл аргуудын нэг бол нуклеофилийн орлуулалт юм. Энэ тохиолдолд эхлэл материал нь зарим хүчтэй хүчилтэй целлюлозын эфир (толуол ба метансульфоны хүчил, азот ба фенилфосфорын хүчил), түүнчлэн целлюлозын галогенодокси деривативууд юм. Нуклеофилийн орлуулалтын урвалыг ашиглан целлюлозын деривативуудыг нийлэгжүүлж, гидроксил бүлгүүдийг галоген (хлор, фтор, иод), родан, нитрил болон бусад бүлгүүдээр сольсон; гетероцикл (пиридин ба пиперидин) агуулсан дезоксицеллюлозын бэлдмэл, фенол ба нафтол бүхий целлюлозын эфир, олон тооны целлюлозын эфир (илүү өндөр карбоксилын хүчил,α - амин хүчил , ханаагүй хүчил). Нуклеофилийн орлуулалтын молекулын урвал (целлюлозын тозил эфирийг саванжуулах) нь 2, 3, 3, 6-ангидроцикл агуулсан холимог полисахарид үүсэхэд хүргэдэг.

Целлюлозын залгаастай сополимеруудын синтез нь шинэ техникийн үнэ цэнэтэй шинж чанартай целлюлозын материалыг бий болгоход практик ач холбогдолтой юм. Целлюлозын шилжүүлэн суулгах сополимерын нийлэгжилтийн хамгийн түгээмэл аргууд нь целлюлозын гинжин дамжуулалтын урвал, цацраг-химийн сополимержилт, целлюлоз нь бууруулагчийн үүрэг гүйцэтгэдэг редокс системийг ашиглах явдал юм. Сүүлчийн тохиолдолд макрорадикал үүсэх нь целлюлозын гидроксил бүлэг (церийн давстай исэлдэлт) ба макромолекулд тусгайлан нэвтрүүлсэн функциональ бүлгүүд - альдегид, амин бүлгүүд (ванади, манганы давстай исэлдэлт) хоёулангийнх нь исэлдэлтийн улмаас үүсч болно. , эсвэл целлюлозын үнэрт амин бүлгүүдэд нэвтрүүлсэн диазотикийн үед үүссэн диазо нэгдлүүдийн задрал. Целлюлозын сополимерын нийлэгжилтийг зарим тохиолдолд гомополимер үүсэхгүйгээр хийж болох бөгөөд энэ нь мономерын хэрэглээг бууруулдаг. Уламжлалт сополимержих нөхцлөөр олж авсан целлюлозын залгаастай сополимерууд нь анхны целлюлоз (эсвэл түүний дээр залгагдсан эфир) ба залгаас сополимер (40-60%) -ийн холимогоос бүрдэнэ. Залгаасны гинжний полимержих зэрэг нь эхлүүлэх арга болон залгагдсан бүрэлдэхүүн хэсгийн шинж чанараас хамаарч 300-28000 хооронд хэлбэлздэг.

Залгаасны сополимержилтын үр дүнд шинж чанарын өөрчлөлтийг залгагдсан мономерын шинж чанараар тодорхойлно. Стирол, акриламид, акрилонитрил зэргийг залгах нь хөвөнгийн хуурай бат бөх чанарыг нэмэгдүүлдэг. Полистирол, полиметилметакрилат, полибутил акрилатыг залгахад гидрофобик материал үүсдэг. Уян хатан гинжин полимер (полиметил акрилат) бүхий целлюлозын залгаастай сополимерууд нь залгагдсан бүрэлдэхүүн хэсгийн агууламж хангалттай өндөр байвал термопластик шинж чанартай байдаг. Полиэлектролит (полиакрилийн хүчил, полиметилвинилпиридин) бүхий целлюлозын сополимеруудыг ион солилцох даавуу, утас, хальс болгон ашиглаж болно.

Целлюлозын утаснуудын сул талуудын нэг нь уян хатан чанар багатай бөгөөд үүний үр дүнд бүтээгдэхүүний хэлбэр муудаж, үрчлээс ихэсдэг. Энэхүү сул талыг арилгах нь целлюлозын OH бүлгүүдтэй урвалд ордог полифункциональ нэгдлүүд (диметилолуреа, диметилолциклоэтиленуреа, триметилолмеламин, диметилолтриазон, төрөл бүрийн дипоксид, ацетал) бүхий даавууг эмчлэхэд молекул хоорондын холбоог бий болгох замаар хийгддэг. Целлюлозын макромолекулуудын хооронд химийн холбоо үүсэхийн зэрэгцээ шугаман болон орон зайн полимер үүсэх замаар хөндлөн холбоосын урвалжийн полимержилт үүсдэг. Целлюлозын утаснаас хийсэн даавууг хөндлөн холбогч урвалж, катализатор агуулсан уусмалаар шингээж, шахаж, бага температурт хатааж, 120-160 градусын температурт 3-5 минутын турш халаана. Целлюлозыг олон үйлдэлт хөндлөн холбогч урвалжаар эмчлэхэд процесс нь голчлон эслэгийн аморф бүсэд явагддаг. Үрчлээстэй ижил үр дүнд хүрэхийн тулд наалдамхай утас боловсруулахдаа хөндлөн холбох урвалжийн хэрэглээ нь хөвөн эслэгийг боловсруулахаас хамаагүй өндөр байх ёстой бөгөөд энэ нь сүүлийн үеийн талст чанар өндөртэй холбоотой юм.

5. Хэрэв та концентрацитай хүхрийн хүчилд дэвтээсэн шүүлтүүрийн цаас (целлюлоз) -ийг шаазан зуурмагт нунтаглаж, үүссэн зутанг усаар шингэлж, мөн хүчиллэгийг шүлтээр саармагжуулж, цардуулын хувьд уусмалыг урвалд оруулах эсэхийг шалгана. зэс (II) гидроксидтэй бол зэс (I) оксидын харагдах байдал харагдах болно. Өөрөөр хэлбэл, туршилтанд целлюлозын гидролиз явагдсан. Гидролизийн процесс нь цардуулын нэгэн адил глюкоз үүсэх хүртэл үе шаттайгаар явагддаг.

2. Азотын хүчлийн концентраци болон бусад нөхцлөөс хамааран целлюлозын молекулын нэгж бүрийн нэг, хоёр эсвэл бүх гурван гидроксил бүлэг нь эфиржих урвалд ордог, жишээлбэл: n + 3nHNO3 → n + 3n H2O.

Целлюлозын хэрэглээ.

Ацетат эслэгийг олж авах

68. Целлюлоз, түүний физик шинж чанар

Байгальд байх. Физик шинж чанар.

1. Целлюлоз буюу эслэг нь ургамлын нэг хэсэг бөгөөд тэдгээрийн дотор эсийн ханыг бүрдүүлдэг.

2. Эндээс нэр нь (Латин "cellulum" - эсээс) гаралтай.

3. Целлюлоз нь ургамалд шаардлагатай хүч чадал, уян хатан чанарыг өгдөг бөгөөд яг л тэдний араг яс юм.

4. Хөвөн даавуунд 98% хүртэл целлюлоз агуулагддаг.

5. Маалинга болон Маалинган утас нь целлюлозоос бүрддэг; модонд энэ нь ойролцоогоор 50% байдаг.

6. Цаас, хөвөн даавуу нь целлюлозоор хийсэн бүтээгдэхүүн юм.

7. Целлюлозын цэвэр жишээ бол цэвэршүүлсэн хөвөн, шүүлтүүр (нааваагүй) цааснаас гаргаж авсан хөвөн ноос юм.

8. Байгалийн материалаас тусгаарлагдсан целлюлоз нь ус болон энгийн органик уусгагчид уусдаггүй хатуу ширхэгт бодис юм.

Целлюлозын бүтэц:

1) цардуул шиг целлюлоз нь байгалийн полимер юм;

2) эдгээр бодисууд нь найрлагадаа ижил бүтцийн нэгжтэй байдаг - глюкозын молекулуудын үлдэгдэл, ижил молекулын томъёо (C6H10O5)n;

3) целлюлозын n утга нь ихэвчлэн цардуулынхаас өндөр байдаг: түүний дундаж молекул жин хэдэн сая хүрдэг;

4) цардуул ба целлюлозын гол ялгаа нь тэдгээрийн молекулуудын бүтцэд байдаг.

Байгальд целлюлозыг олох.

1. Байгалийн утаснуудад целлюлозын макромолекулууд нэг чиглэлд байрладаг: тэдгээр нь шилэн тэнхлэгийн дагуу чиглэгддэг.

2. Макромолекулуудын гидроксил бүлгүүдийн хооронд үүссэн олон тооны устөрөгчийн холбоо нь эдгээр утаснуудын өндөр бат бэхийг тодорхойлдог.

Целлюлозын химийн болон физик шинж чанарууд юу вэ

Хөвөн, маалинга гэх мэтийг ээрэх явцад эдгээр энгийн утаснууд нь илүү урт утаснуудаар нэхдэг.

4. Энэ нь түүний доторх макромолекулууд хэдийгээр шугаман бүтэцтэй ч илүү санамсаргүй байрлалтай, нэг чиглэлд чиглээгүйтэй холбон тайлбарладаг.

Глюкозын янз бүрийн цикл хэлбэрээс цардуул ба целлюлозын макромолекулуудыг бүтээх нь тэдгээрийн шинж чанарт ихээхэн нөлөөлдөг.

1) цардуул нь хүний ​​​​хүнсний чухал бүтээгдэхүүн бөгөөд целлюлозыг энэ зорилгоор ашиглах боломжгүй;

2) шалтгаан нь цардуулын гидролизийг дэмждэг ферментүүд целлюлозын үлдэгдэл хоорондын холбоонд нөлөөлдөггүй.

69. Целлюлозын химийн шинж чанар ба түүний хэрэглээ

1. Өдөр тутмын амьдралаас целлюлоз сайн шатдаг гэдгийг мэддэг.

2. Агаар нэвтрэхгүйгээр модыг халаахад целлюлозын дулааны задрал үүсдэг. Энэ нь дэгдэмхий органик нэгдлүүд, ус, нүүрсийг үүсгэдэг.

3. Модны задралын органик бүтээгдэхүүнд метилийн спирт, цууны хүчил, ацетон орно.

4. Целлюлозын макромолекулууд нь цардуул үүсгэдэг хэсгүүдтэй ижил төстэй хэсгүүдээс бүрддэг бөгөөд энэ нь гидролизд ордог бөгөөд цардуулын нэгэн адил гидролизийн бүтээгдэхүүн нь глюкоз болно.

5. Хэрэв та концентрацитай хүхрийн хүчилд дэвтээсэн шүүлтүүрийн цаас (целлюлоз) -ийг шаазан зуурмагт нунтаглаж, үүссэн зутанг усаар шингэлж, мөн хүчиллэгийг шүлтээр саармагжуулж, цардуулын хувьд уусмалыг урвалд оруулах эсэхийг шалгана. зэс (II) гидроксидтэй бол зэс (I) оксидын харагдах байдал харагдах болно.

69. Целлюлозын химийн шинж чанар ба түүний хэрэглээ

Өөрөөр хэлбэл, туршилтанд целлюлозын гидролиз явагдсан. Гидролизийн процесс нь цардуулын нэгэн адил глюкоз үүсэх хүртэл үе шаттайгаар явагддаг.

6. Нийтдээ целлюлозын гидролизийг цардуулын гидролизтэй ижил тэгшитгэлээр илэрхийлж болно: (C6H10O5)n + nH2O = nC6H12O6.

7. Целлюлозын бүтцийн нэгж (C6H10O5)n нь гидроксил бүлгүүдийг агуулдаг.

8. Эдгээр бүлгүүдийн улмаас целлюлоз нь эфир болон эфир үүсгэдэг.

9. Целлюлозын нитратууд нь маш чухал ач холбогдолтой.

Целлюлозын нитратын эфирийн онцлог.

1. Тэдгээрийг целлюлозыг хүхрийн хүчлийн дэргэд азотын хүчлээр боловсруулах замаар гаргаж авдаг.

2. Азотын хүчлийн концентраци болон бусад нөхцлөөс хамааран целлюлозын молекулын нэгж бүрийн нэг, хоёр эсвэл бүх гурван гидроксил бүлэг нь эфиржих урвалд ордог, жишээлбэл: n + 3nHNO3 -> n + 3n H2O.

Целлюлозын нитратуудын нийтлэг шинж чанар нь тэдний хэт шатамхай чанар юм.

Пироксилин гэж нэрлэгддэг целлюлозын тринитрат нь тэсрэх аюултай бодис юм. Энэ нь утаагүй нунтаг үйлдвэрлэхэд хэрэглэгддэг.

Целлюлозын ацетатын эфир - целлюлоз диацетат ба триацетат нь бас маш чухал юм. Целлюлоз диацетат ба триацетат нь гадаад төрхөөрөө целлюлозтой төстэй.

Целлюлозын хэрэглээ.

1. Механик бат бөх чанараараа модыг барилгын ажилд ашигладаг.

2. Түүгээр төрөл бүрийн мужааны бүтээгдэхүүн хийдэг.

3. Шилэн материал (хөвөн, маалинга) хэлбэрээр утас, даавуу, олс үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

4. Модноос тусгаарлагдсан целлюлозыг (дагалдах бодисоос чөлөөлөгдсөн) цаас үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

О.А. Носкова, М.С. Федосеев

Модны хими

Мөн синтетик полимерүүд

2-Р ХЭСЭГ

Зөвшөөрсөн

Их сургуулийн редакц, хэвлэлийн зөвлөл

лекцийн тэмдэглэл болгон

Хэвлэх үйлдвэр

Пермийн улсын техникийн их сургууль

Шүүгчид:

Ph.D. технологи. шинжлэх ухаан Д.Р. Нагимов

("Карбокам" ХК);

Ph.D. технологи. шинжлэх ухаан, проф. Ф.Х. Хакимова

(Пермийн Улсын Техникийн Их Сургууль)

Носкова, О.А.

N84 Мод ба синтетик полимерийн хими: лекцийн тэмдэглэл: 2 цагийн дотор / О.А. Носкова, М.С. Федосеев. - Перм: Пермийн хэвлэлийн газар. муж технологи. Их сургууль, 2007. – 2-р хэсэг. – 53 х.

ISBN 978-5-88151-795-3

Модны үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн (целлюлоз, гемицеллюлоз, лигнин, олборлох бодис) химийн бүтэц, шинж чанарын талаархи мэдээллийг өгдөг. Модны химийн боловсруулалт эсвэл целлюлозыг химийн аргаар өөрчлөх явцад тохиолддог эдгээр бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн химийн урвалыг авч үздэг. Мөн хоол хийх үйл явцын талаархи ерөнхий мэдээллийг өгдөг.

240406 "Химийн мод боловсруулах технологи" мэргэжлээр суралцаж буй оюутнуудад зориулагдсан.

UDC 630*813. + 541.6 + 547.458.8

ISBN 978-5-88151-795-3 © Дээд мэргэжлийн боловсролын улсын боловсролын байгууллага

"Перм муж

Техникийн их сургууль, 2007 он

Оршил

Модны хими нь модны химийн найрлагыг судалдаг техникийн химийн нэг салбар юм; үхсэн модны эдийг бүрдүүлдэг бодисын үүсэх, бүтэц, химийн шинж чанар; эдгээр бодисыг тусгаарлах, шинжлэх арга, түүнчлэн мод, түүний бие даасан бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг боловсруулах байгалийн болон технологийн процессын химийн мөн чанар.

Лекцийн эхний хэсэгт 2002 онд хэвлэгдсэн “Мод ба синтетик полимерын хими” нь модны анатоми, эсийн мембраны бүтэц, модны химийн найрлага, модны физик, физик-химийн шинж чанаруудтай холбоотой асуудлуудыг хөндсөн болно. .

Лекцийн тэмдэглэлийн хоёрдугаар хэсэгт "Мод ба синтетик полимерийн хими" нь модны үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн (целлюлоз, гемицеллюлоз, лигнин) химийн бүтэц, шинж чанаруудтай холбоотой асуудлыг авч үздэг.

Лекцийн тэмдэглэл нь хоол хийх үйл явцын талаархи ерөнхий мэдээллийг өгдөг, өөрөөр хэлбэл. цаас, картон үйлдвэрлэлд ашигладаг техникийн целлюлозыг үйлдвэрлэх талаар. Техникийн целлюлозын химийн хувирлын үр дүнд түүний деривативууд болох эфир ба эфирийг гаргаж авдаг бөгөөд үүнээс хиймэл утас (вискоз, ацетат), хальс (кино, гэрэл зураг, савлагааны хальс), хуванцар, лак, цавуу зэргийг үйлдвэрлэдэг. Хураангуйн энэ хэсэгт мөн үйлдвэрлэлд өргөн хэрэглэгддэг целлюлозын эфирийн бэлдмэл, шинж чанарын талаар товч өгүүлнэ.

Целлюлозын хими

Целлюлозын химийн бүтэц

Целлюлоз бол байгалийн хамгийн чухал полимерүүдийн нэг юм. Энэ бол ургамлын эд эсийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Байгалийн целлюлоз нь хөвөн, маалингын болон бусад утаслаг ургамлаас их хэмжээгээр агуулагддаг бөгөөд тэдгээрээс байгалийн нэхмэлийн целлюлозын утас олж авдаг. Хөвөн утас нь бараг цэвэр целлюлоз (95-99%) юм. Целлюлозын (техникийн целлюлоз) үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлийн илүү чухал эх үүсвэр нь модлог ургамал юм. Төрөл бүрийн модны төрөл зүйлийн модонд целлюлозын массын эзлэх хувь дунджаар 40-50% байдаг.

Целлюлоз нь полисахарид бөгөөд макромолекулууд нь үлдэгдэлээс бүрддэг. Д- глюкоз (β нэгж -Д-ангидроглюкопираноз), β-гликозидын холбоо 1-4-ээр холбогдсон:

Целлюлоз нь гетерогинжин полимер (полиацетал)-д хамаарах шугаман гомополимер (гомополисахарид) юм. Энэ нь целлобиозын үлдэгдэл нь стерео давталтын нэгж болж үйлчилдэг стереорегуляр полимер юм. Целлюлозын нийт томъёог (C6H10O5) хэлбэрээр илэрхийлж болно. Пэсвэл [C6H7O2 (OH)3] П. Мономерын нэгж бүр нь гурван спиртийн гидроксил бүлгийг агуулдаг бөгөөд тэдгээрийн нэг нь анхдагч - CH2OH, хоёр нь (C2 ба C3 дээр) хоёрдогч - CHOH- байдаг.

Төгсгөлийн холбоосууд нь бусад гинжин холбоосуудаас ялгаатай. Нэг терминалын холбоос (болзолтоор баруун - бууруулаагүй) нэмэлт чөлөөт хоёрдогч спиртийн гидроксил (C4 дээр) байдаг. Нөгөө төгсгөлийн холбоос (болзолт зүүн - багасгах) нь чөлөөт гликозид (гемиацеталь) гидроксил (C1-д) агуулдаг. ) Тиймээс цикл (колуацеталь) ба нээлттэй (альдегид) гэсэн хоёр таутомер хэлбэрээр байж болно.

Альдегидийн төгсгөлийн бүлэг нь целлюлозыг багасгах (багасгах) чадварыг өгдөг. Жишээлбэл, целлюлоз нь зэсийг Cu2+-аас Cu+ болгон бууруулж чаддаг.

Олж авсан зэсийн хэмжээ ( зэсийн тоо) нь целлюлозын гинжин хэлхээний уртын чанарын шинж чанар болж, исэлдэлтийн болон гидролизийн устгалын зэргийг харуулдаг.

Байгалийн целлюлоз нь өндөр полимержилт (DP): мод - 5000-10000 ба түүнээс дээш, хөвөн - 14000-20000. Ургамлын эд эсээс тусгаарлагдсан үед целлюлоз нь тодорхой хэмжээгээр устдаг. Техникийн модны нухаш нь 1000-2000 орчим АН-тай байдаг. Целлюлозын DP-ийг голчлон вискозиметрийн аргаар тодорхойлж, зарим нарийн төвөгтэй суурийг уусгагч болгон ашигладаг: зэс-аммиакийн урвалж (OH) 2, куприэтилендиамин (OH) 2, кадмумиметилендиамин (кадоксен) (OH) 2 гэх мэт.

Ургамлаас тусгаарлагдсан целлюлоз нь үргэлж полидисперс, i.e. янз бүрийн урттай макромолекулуудыг агуулдаг. Целлюлозын полидисперсийн зэрэг (молекулын гетероген) нь фракцийн аргаар тодорхойлогддог, i.e. целлюлозын дээжийг тодорхой молекул жинтэй фракц болгон хуваах. Целлюлозын дээжийн шинж чанар (механик хүч, уусах чадвар) нь дундаж DP ба полидиперсийн зэргээс хамаарна.

12345678910Дараа нь ⇒

Нийтэлсэн огноо: 2015-11-01; Уншсан: 1100 | Хуудасны зохиогчийн эрхийг зөрчсөн

studopedia.org - Studopedia.Org - 2014-2018 (0.002 сек)…

Полисахаридын бүтэц, шинж чанар, үүрэг (гомо- ба гетерополисахаридууд).

ПОЛИСАХАРИД- эдгээр нь өндөр молекул жинтэй бодисууд ( полимер), олон тооны моносахаридуудаас бүрддэг. Тэдний найрлагад үндэслэн тэдгээрийг гомополисахарид ба гетерополисахарид гэж хуваадаг.

Гомополисахаридууд- полимерээс бүрдэх нэг төрлийн моносахаридуудаас . Жишээлбэл, гликоген ба цардуул нь зөвхөн α-глюкоз (α-D-глюкопираноз) молекулуудаас бүрддэг; эслэгийн мономер (целлюлоз) нь мөн β-глюкоз юм.

Цардуул.Энэ нөөц полисахарид ургамал. Цардуулын мономер нь α-глюкоз. Үлдэгдэл глюкоз Вшугаман хэсгүүдэд цардуулын молекулууд хоорондоо холбоотой байдаг α-1,4-гликозид , мөн салбар цэгүүд дээр - α-1,6-гликозидын холбоо .

Цардуул нь хоёр гомополисахаридын холимог юм: шугаман - амилоз (10-30%) ба салаалсан - амилопектин (70-90%).

Гликоген.Энэ бол гол зүйл нөөц полисахарид хүн ба амьтны эд. Гликоген молекул нь цардуулын амилопектинээс 2 дахин их салаалсан бүтэцтэй. Гликоген мономер байна α-глюкоз . Гликоген молекул дахь шугаман хэсгүүдэд глюкозын үлдэгдэл хоорондоо холбогддог. α-1,4-гликозид , мөн салбар цэгүүд дээр - α-1,6-гликозидын холбоо .

Целлюлоз.Энэ бол хамгийн түгээмэл зүйл юм бүтцийн ургамлын гомополисахарид. IN шугаман шилэн молекулын мономерууд β-глюкоз харилцан уялдаатай β-1,4-гликозидын холбоо . Эслэг нь хүний ​​биед шингэдэггүй боловч хатуулагтай тул ходоод гэдэсний замын салст бүрхэвчийг цочроодог. гүрвэлзэх хөдөлгөөнийг сайжруулж, хоол боловсруулах шүүс ялгаралтыг идэвхжүүлдэг; ялгадас үүсэхийг дэмждэг.

Пектик бодисууд- мономер нь полисахаридууд D- галактуроны хүчил , үлдэгдэл нь α-1,4-гликозидын холбоогоор холбогддог. Жимс, хүнсний ногоонд агуулагддаг, тэдгээр нь хүнсний үйлдвэрт (вазелин, тарвага) хэрэглэдэг органик хүчлүүдийн дэргэд гелацийн шинж чанартай байдаг.

Гетерополисахаридууд(мукополисахаридууд, гликозаминогликанууд) - бүрдсэн полимерууд янз бүрийн төрлийн моносахаридуудаас . Бүтцийн хувьд тэд төлөөлдөг

шулуун гинж-аас барьсан дисахаридын үлдэгдэл давтагдах , үүнд заавал багтана амин сахар (глюкозамин эсвэл галактозамин) ба гексороны хүчил (глюкурон эсвэл идуроник).

Целлюлозын физик, химийн шинж чанар

Эдгээр нь хэд хэдэн функцийг гүйцэтгэдэг вазелин шиг бодисууд бөгөөд үүнд: хамгаалалтын (салст), бүтэц нь эс хоорондын бодисын үндэс юм.

Бие махбодид гетерополисахаридууд нь чөлөөт төлөвт байдаггүй боловч уураг (гликопротейн ба протеогликанууд) эсвэл липидүүд (гликолипидүүд) -тэй үргэлж холбоотой байдаг.

Тэдний бүтэц, шинж чанараас хамааран тэдгээрийг хүчиллэг ба төвийг сахисан гэж хуваадаг.

ХҮЧЛИЙН ГЕТЕРОПОЛИСАХАРИД:

Эдгээр нь гексурон эсвэл хүхрийн хүчил агуулдаг. Төлөөлөгчид:

Гиалуроны хүчилгол нь юм холбох чадвартай эс хоорондын бодисын бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг ус ("биологийн цемент") . Гиалуроны хүчлийн уусмал нь өндөр зуурамтгай чанартай тул бичил биетнийг нэвтрүүлэхэд саад болж, усны солилцооны зохицуулалтад оролцдог, эс хоорондын бодисын гол хэсэг юм).

Хондроитин сульфатууд нь бүтцийн бүрэлдэхүүн хэсэг юммөгөөрс, шөрмөс, шөрмөс, яс, зүрхний хавхлаг.

Гепарин – антикоагулянт (цусны бүлэгнэлтээс сэргийлдэг), үрэвслийн эсрэг үйлчилгээтэй, олон тооны ферментийг идэвхжүүлдэг.

саармаг гетерополисахаридууд:цусан дахь ийлдэс дэх гликопротеины нэг хэсэг, шүлс, шээсэнд агуулагдах мюцин гэх мэт амин сахар, сиалийн хүчлээс бүрддэг. Төвийг сахисан эмч нар олон тооны нэг хэсэг юм. фермент ба гормонууд.

СИАЛИЙН ХҮЧИЛ - нейромины хүчлийг цууны хүчил эсвэл амин хүчил - глицинтэй хослуулсан нь эсийн мембран, биологийн шингэний нэг хэсэг юм. Сиал хүчил нь системийн өвчин (хэрх, системийн чонон яр) оношлоход тодорхойлогддог.

Юуны өмнө целлюлоз гэж яг юу болох, түүний шинж чанаруудыг ерөнхийд нь тайлбарлах шаардлагатай.

Целлюлоз(Латин cellula - үсэг, өрөө, энд - эс) - целлюлоз, ургамлын эсийн хананы бодис нь нүүрс усны ангийн полимер - полисахарид бөгөөд молекулууд нь глюкозын моносахаридын молекулуудын үлдэгдэлээс бүрддэг (диаграммыг үз). 1).

Глюкозын молекулын үлдэгдэл бүр буюу товчхондоо глюкозын үлдэгдэл нь хөрштэйгээ харьцуулахад 180°-аар эргэлдэж, үүнтэй хүчилтөрөгчийн гүүрээр холбогддог -О-, эсвэл энэ тохиолдолд ихэвчлэн хэлдэг. хүчилтөрөгчийн атомаар дамжуулан глюкозидын холбоо. Ийнхүү целлюлозын молекул бүхэлдээ аварга гинжтэй адил юм. Энэ гинжин хэлхээний бие даасан холбоосууд нь зургаан өнцөгт хэлбэртэй, эсвэл химийн хэллэгээр 6 гишүүнтэй мөчлөгтэй байдаг. Глюкозын молекул (болон түүний үлдэгдэл) -д энэхүү 6 гишүүнтэй мөчлөг нь нүүрстөрөгчийн таван атом С ба нэг хүчилтөрөгчийн O атомаас бүрддэг. Ийм мөчлөгийг пираны мөчлөг гэж нэрлэдэг. Дээр үзүүлсэн 1-р схемийн 6 гишүүнтэй пираны цагирагийн зургаан атомаас зөвхөн хүчилтөрөгчийн атом О-г нэг булангийн орой дээр харуулсан - гетероатом (Грек хэлнээс гетероатом; - өөр, бусад хэсгээс ялгаатай). Үлдсэн таван булангийн орой дээр нүүрстөрөгчийн атом С байдаг (энэ нь гетероатомоос ялгаатай нь органик бодисын хувьд "ердийн" нүүрстөрөгчийн атомууд нь циклийн нэгдлүүдийн томъёонд ихэвчлэн дүрслэгддэггүй).

6 гишүүнтэй мөчлөг бүр нь хавтгай зургаан өнцөгт хэлбэртэй биш, харин сандал шиг сансарт муруй хэлбэртэй байдаг (схем 2-ыг үз), иймээс энэ хэлбэрийн нэр буюу орон зайн конформаци нь целлюлозын хувьд хамгийн тогтвортой байдаг. молекул.

1 ба 2-р диаграммд бидэнтэй ойрхон байрлах зургаан өнцөгтийн талыг тод зураасаар тодруулсан болно. 1-р схемээс харахад глюкозын үлдэгдэл бүр 3 гидроксил бүлэг -OH (тэдгээрийг гидрокси бүлэг эсвэл зүгээр л гидроксил гэж нэрлэдэг) агуулдаг. Тодорхой болгохын тулд эдгээр -OH бүлгүүд нь тасархай хүрээ дотор байна.

Гидроксил бүлгүүд нь устөрөгчийн атом Н-тэй хүчтэй молекул хоорондын устөрөгчийн холбоо үүсгэх чадвартай тул целлюлозын молекулуудын хоорондын бондын энерги өндөр, материал болох целлюлоз нь ихээхэн хүч чадал, хатуулагтай байдаг. Нэмж дурдахад, -OH бүлгүүд нь усны уурын шингээлтийг дэмжиж, целлюлозыг олон атомт спиртийн шинж чанарыг (хэд хэдэн -OH бүлэг агуулсан спирт гэж нэрлэдэг) өгдөг. Целлюлоз хавагнах үед түүний молекулуудын хоорондох устөрөгчийн холбоо устаж, молекулуудын гинж нь усны молекулуудаар (эсвэл шингээгдсэн урвалжийн молекулууд) татагдан, целлюлоз ба ус (эсвэл урвалж) молекулуудын хооронд шинэ холбоо үүсдэг.

Хэвийн нөхцөлд целлюлоз нь 1.54-1.56 г/см3 нягттай хатуу бодис бөгөөд энгийн уусгагч - ус, спирт, диэтил эфир, бензол, хлороформ зэрэгт уусдаггүй. Байгалийн утаснуудад целлюлоз нь аморф-талст бүтэцтэй байдаг. талстжилтын зэрэг нь ойролцоогоор 70%.

Целлюлозтой химийн урвал нь ихэвчлэн гурван -OH бүлгийг агуулдаг. Целлюлозын молекулыг бүрдүүлдэг үлдсэн элементүүд нь өндөр температурт, төвлөрсөн хүчил, шүлт, исэлдүүлэгч бодисын нөлөөн дор илүү хүчтэй нөлөөллийн дор урвалд ордог.

Жишээлбэл, 130 хэм хүртэл халаахад целлюлозын шинж чанар бага зэрэг өөрчлөгддөг. Гэвч 150-160 хэмд удаан устах үйл явц эхэлдэг - целлюлоз устаж, 160 хэмээс дээш температурт энэ үйл явц хурдан явагддаг бөгөөд глюкозидын холбоо тасрах (хүчилтөрөгчийн атом дээр) дагалддаг. молекулууд ба целлюлозын нүүрсжилт.

Хүчил нь целлюлоз дээр өөр өөр нөлөө үзүүлдэг. Хөвөн целлюлозыг төвлөрсөн азотын болон хүхрийн хүчлийн холимогоор эмчлэхэд гидроксил бүлгүүд -OH урвалд орж, үр дүнд нь целлюлозын нитратууд - нитроцеллюлоз гэж нэрлэгддэг молекул дахь нитро бүлгийн агууламжаас хамааран өөр өөр шинж чанартай байдаг. Нитроцеллюлозуудаас хамгийн алдартай нь дарь үйлдвэрлэхэд ашигладаг пироксилин, зарим нэмэлт бодис бүхий нитроцеллюлоз дээр суурилсан целлюлоид хуванцар юм.

Өөр нэг төрлийн химийн харилцан үйлчлэл нь целлюлозыг давсны эсвэл хүхрийн хүчилээр эмчлэхэд тохиолддог. Эдгээр эрдэс хүчлүүдийн нөлөөн дор целлюлозын молекулууд аажмаар устаж, глюкозидын холбоо тасарч, гидролиз дагалддаг. усны молекулуудтай холбоотой солилцооны урвал (3-р схемийг үз).

Ашигт малтмалын хүчилтэй хамт буцалгах замаар явагддаг бүрэн гидролиз нь глюкоз үүсэхэд хүргэдэг. Целлюлозын хэсэгчилсэн гидролизийн бүтээгдэхүүн нь гидроцеллюлоз гэж нэрлэгддэг бөгөөд энэ нь ердийн целлюлозтой харьцуулахад механик бат бөх чанар багатай байдаг, учир нь полимер молекулын гинжин хэлхээний урт буурах тусам механик бат бэхийн үзүүлэлтүүд буурдаг.

Целлюлозыг төвлөрсөн хүхрийн эсвэл давсны хүчлээр богино хугацаанд эмчилбэл огт өөр нөлөө ажиглагддаг. Илгэн цаас үүсдэг: цаас эсвэл хөвөн даавууны гадаргуу хавдаж, целлюлозыг хэсэгчлэн устгаж, гидролизжүүлсэн энэ гадаргуугийн давхарга нь цаас эсвэл даавууг тусгай гялалзуулж, хатаасны дараа хүч чадлыг нэмэгдүүлдэг. Энэ үзэгдлийг 1846 онд Францын судлаач Ж.Пумару, Л.Фипое нар анх анзаарчээ.

Эрдэс ба органик хүчлүүдийн сул (0.5%) уусмал нь ойролцоогоор 70 ° C хүртэл температурт, хэрэв тэдгээрийг хэрэглэсний дараа угааж байвал целлюлозыг сүйтгэх нөлөө үзүүлэхгүй.

Целлюлоз нь шүлтэнд тэсвэртэй (шингэрүүлсэн уусмал). 2-3.5% -ийн агууламжтай идэмхий натри уусмалыг цаас үйлдвэрлэхэд ашигладаг өөдөс шүлтлэг хоол хийхэд ашигладаг. Энэ тохиолдолд целлюлозоос зөвхөн бохирдуулагч бодисыг зайлуулж зогсохгүй богино гинжтэй целлюлозын полимер молекулуудыг устгах бүтээгдэхүүнийг устгадаг. Целлюлозоос ялгаатай нь эдгээр задралын бүтээгдэхүүн нь шүлтлэг уусмалд уусдаг.

Шүлтүүдийн төвлөрсөн уусмал нь хүйтэнд - өрөөний болон бага температурт целлюлозын өвөрмөц нөлөө үзүүлдэг. Энэ процессыг 1844 онд Английн судлаач Ж.Мерсер нээж, мерсеризаци гэж нэрлэдэг бөгөөд хөвөн даавууг цэвэршүүлэхэд өргөн хэрэглэгддэг. Шилэн утаснууд нь 17.5% натрийн гидроксидын уусмалаар 200С-ийн температурт хурцадмал дор боловсруулагдана. Целлюлозын молекулууд шүлттэй холбогдож, шүлтийн целлюлоз гэж нэрлэгддэг бодис үүсдэг бөгөөд энэ үйл явц нь целлюлозын хүчтэй хаван дагалддаг. Угаалгын дараа шүлтийг зайлуулж, утаснууд нь зөөлөн, торгомсог гялалзах, илүү бат бөх, будаг, чийгэнд тэсвэртэй болдог.

Агаар мандлын хүчилтөрөгч байгаа өндөр температурт шүлтийн төвлөрсөн уусмал нь глюкозидын холбоо тасрах замаар целлюлозыг устгахад хүргэдэг.

Нэхмэлийн үйлдвэрлэлд целлюлозын утасыг цайруулах, түүнчлэн өндөр цагаан өнгөтэй цаас үйлдвэрлэхэд ашигладаг исэлдүүлэгч бодисууд нь целлюлозыг сүйтгэж, гидроксил бүлгийг исэлдүүлж, глюкозидын холбоог тасалдаг. Тиймээс үйлдвэрлэлийн нөхцөлд цайруулах үйл явцын бүх үзүүлэлтүүдийг хатуу хянадаг.

Целлюлозын молекулын бүтцийн талаар ярихдаа бид зөвхөн глюкозын молекулын олон тооны үлдэгдэлээс бүрдэх түүний хамгийн тохиромжтой загварыг санасан. Эдгээр глюкозын үлдэгдэл целлюлозын молекулын гинжин хэлхээнд (эсвэл макромолекулд ихэвчлэн аварга молекулууд гэж нэрлэгддэг) агуулагддагийг бид тодорхойлоогүй байна. Гэвч бодит байдал дээр, өөрөөр хэлбэл. аливаа байгалийн ургамлын материалд тодорхойлсон хамгийн тохиромжтой загвараас их эсвэл бага хазайлт байдаг. Целлюлозын макромолекул нь бусад моносахаридын молекулуудын тодорхой хэмжээний үлдэгдлийг агуулж болно - гексоза (жишээлбэл, 6 нүүрстөрөгчийн атом агуулсан глюкоз, энэ нь мөн гексозад хамаардаг) ба пентозууд (молекул дахь 5 нүүрстөрөгчийн атомтай моносахаридууд). Байгалийн целлюлозын макромолекул нь мөн уроны хүчлийн үлдэгдэл агуулж болно - энэ нь моносахаридын ангиллын карбоксилын хүчлүүдийн нэр юм; жишээлбэл, глюкуроны хүчлийн үлдэгдэл нь глюкозын үлдэгдэлээс ялгаатай нь -CH 2 OH бүлгийн оронд агуулагддаг. карбоксилын бүлэг -COOH, карбоксилын хүчлүүдийн шинж чанар.

Целлюлозын макромолекулд агуулагдах глюкозын үлдэгдлийн тоо буюу n индексээр тэмдэглэгдсэн полимержих зэрэг нь янз бүрийн төрлийн целлюлозын түүхий эдэд өөр өөр байдаг бөгөөд өргөн хүрээтэй байдаг. Тиймээс хөвөн n-д дунджаар 5,000 - 12,000, маалинга, олсны ургамал, рами 20,000 - 30,000. Тиймээс целлюлозын молекулын жин 5 сая хүчилтөрөгчийн нэгж хүрч болно. n өндөр байх тусам целлюлоз илүү хүчтэй болно. Модноос гаргаж авсан целлюлозын хувьд n нь хамаагүй бага - 2500 - 3000 хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь модны целлюлозын утаснуудын бат бөх чанарыг бууруулдаг.

Гэсэн хэдий ч хэрэв бид целлюлозыг аль ч төрлийн ургамлын гаралтай түүхий эд болох хөвөн, маалинга, олсны ургамал, мод гэх мэтээс гаргаж авсан материал гэж үзвэл энэ тохиолдолд целлюлозын молекулууд тэгш бус урттай, тэгш бус полимержих зэрэгтэй байх болно. Энэ целлюлозд илүү урт, богино молекулууд байх болно. Аливаа техникийн целлюлозын өндөр молекул жинтэй хэсгийг ихэвчлэн а-целлюлоз гэж нэрлэдэг - 200 ба түүнээс дээш глюкозын үлдэгдэл агуулсан молекулуудаас бүрдэх целлюлозын хэсгийг ийм байдлаар тэмдэглэдэг. Целлюлозын энэ хэсгийн онцгой шинж чанар нь 200С-ийн 17.5% натрийн гидроксидын уусмалд уусдаггүй (эдгээр нь аль хэдийн дурьдсанчлан, мерсеризацийн үйл явцын параметрүүд юм - наалдамхай утас үйлдвэрлэх эхний үе шат).

Эдгээр нөхцөлд уусдаг техникийн целлюлозын хэсгийг гемицеллюлоз гэж нэрлэдэг. Энэ нь эргээд 200-аас 50 глюкозын үлдэгдэл агуулсан b-целлюлозын фракцаас, y-целлюлозоос 50-аас бага n-ээс бага молекул жинтэй фракцаас бүрдэнэ. "Гемицеллюлоз" гэсэн нэр нь "Целлюлоз" нь нөхцөлт юм: Гемицеллюлозын найрлагад зөвхөн харьцангуй бага молекул жинтэй целлюлоз төдийгүй молекулууд нь бусад гексос ба пентозуудын үлдэгдэлээс бүрддэг бусад полисахаридууд орно. бусад гексосан ба пентозанууд (жишээлбэл, 1-р хүснэгт дэх пентозаны агуулгыг үзнэ үү). Тэдний нийтлэг шинж чанар нь бага зэрэг полимержих n, 200-аас бага бөгөөд үүний үр дүнд 17.5% натрийн гидроксидын уусмалд уусдаг.

Целлюлозын чанарыг зөвхөн а-целлюлозын агууламжаас гадна гемицеллюлозын агууламжаар тодорхойлдог. А-целлюлозын агууламж ихэссэнээр фиброз материал нь ихэвчлэн механик хүч чадал, химийн болон дулааны эсэргүүцэл, цайралтын тогтвортой байдал, бат бөх чанараараа тодорхойлогддог. Гэхдээ удаан эдэлгээтэй цаасан тор олж авахын тулд гемицеллюлозын хиймэл дагуулууд нь техникийн целлюлозд байх шаардлагатай, учир нь цэвэр а-целлюлоз нь фибрилляцид өртөмтгий биш (хамгийн нарийн ширхэгт утаснууд - фибрилүүд үүсэх замаар уртааш чиглэлд утас хуваагдах) ба утас нунтаглах явцад амархан жижиглэсэн байна. Гемицеллюлоз нь фибрилляцийг хөнгөвчлөх бөгөөд энэ нь тээрэмдэх явцад тэдгээрийн уртыг хэт багасгахгүйгээр цаасан хуудсан дахь утаснуудын нэгдлийг сайжруулдаг.

"А-целлюлоз" гэсэн ойлголт нь бас нөхцөлт гэж хэлэхэд бид а-целлюлоз нь бие даасан химийн нэгдэл биш гэдгийг хэлсэн. Энэ нэр томьёо нь техникийн целлюлозын найрлагад агуулагдах, мерсеризацийн явцад шүлтэнд уусдаггүй бодисын нийт хэмжээг хэлнэ. А-целлюлоз дахь өндөр молекул жинтэй целлюлозын бодит агууламж үргэлж бага байдаг, учир нь хольцууд (лигнин, үнс, өөх тос, лав, түүнчлэн целлюлозтой химийн холбоотой пентозанууд ба пектин бодисууд) мерсеризацийн явцад бүрэн уусдаггүй. Тиймээс эдгээр хольцын хэмжээг зэрэгцүүлэн тодорхойлохгүйгээр а-целлюлозын агууламж нь целлюлозын цэвэр байдлыг тодорхойлж чадахгүй бөгөөд зөвхөн эдгээр шаардлагатай нэмэлт мэдээлэл байгаа тохиолдолд л шүүж болно.

Целлюлозын хиймэл дагуулын бүтэц, шинж чанарын талаархи анхны мэдээллийн танилцуулгыг үргэлжлүүлж, Хүснэгт рүү буцъя. 1.

Хүснэгтэнд Хүснэгт 1-д ургамлын ширхэгт целлюлозын хамт олддог бодисуудыг жагсаав. Целлюлозын дараа пектин бодисууд болон пентозанууд нэгдүгээрт бичигддэг. Пектик бодисууд нь нүүрсустөрөгчийн ангиллын полимерууд бөгөөд целлюлоз шиг гинжин бүтэцтэй боловч уроны хүчлийн үлдэгдэл, илүү нарийвчлалтай галактуроны хүчилээс бүрддэг. Полигалактуроны хүчил нь пектиний хүчил, түүний метил эфирийг пектин гэж нэрлэдэг (4-р схемийг үз).

Янз бүрийн ургамлын пектинүүд нь молекулын жин, -OCH3 бүлгүүдийн агууламж (метокси эсвэл метоксил бүлэг эсвэл зүгээр л метоксил) ба макромолекулын гинжин хэлхээний дагуу тархалтаараа ялгаатай байдаг тул энэ нь мэдээжийн хэрэг зөвхөн диаграмм юм. Ургамлын эсийн шүүсэнд агуулагдах пектин нь усанд уусдаг бөгөөд элсэн чихэр, органик хүчлүүдийн дэргэд өтгөн гель үүсгэх чадвартай. Гэсэн хэдий ч пектин бодисууд нь ургамалд ихэвчлэн уусдаггүй протопектин хэлбэрээр байдаг - пектин макромолекулын шугаман хэсгүүд нь хөндлөн гүүрээр холбогдсон салаалсан бүтцийн полимер юм. Протопектин нь ургамлын эсийн хана, эс хоорондын цементэн материалд агуулагдаж, туслах элементийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Ерөнхийдөө пектин бодисууд нь хэд хэдэн өөрчлөлтөөр целлюлоз үүсч, эсийн хана үүсдэг нөөц материал юм. Жишээлбэл, хөвөнгийн ургалтын эхний үе шатанд түүний доторх пектин бодисын агууламж 6% хүрч, савыг нээх үед аажмаар ойролцоогоор 0.8% хүртэл буурдаг. Үүний зэрэгцээ эслэг дэх целлюлозын агууламж нэмэгдэж, түүний хүч чадал нэмэгдэж, целлюлозын полимержилтын зэрэг нэмэгддэг.

Пектин бодисууд нь хүчилд нэлээд тэсвэртэй боловч халах үед шүлтийн нөлөөн дор устаж, энэ нөхцөл байдал нь целлюлозыг пектин бодисоос цэвэрлэхэд ашиглагддаг (жишээлбэл, идэмхий натритай хөвөн хөвсгөр хоол хийх замаар). Пектин бодисууд нь исэлдүүлэгч бодисоор амархан устдаг.

Пентозанууд нь пентозын үлдэгдэлээс үүссэн полисахаридууд юм - ихэвчлэн арабиноз ба ксилоз. Үүний дагуу эдгээр пентозануудыг арабан ба ксилан гэж нэрлэдэг. Тэдгээр нь шугаман (гинж) эсвэл бага зэрэг салаалсан бүтэцтэй бөгөөд ургамалд ихэвчлэн пектин бодис (арабан) дагалддаг эсвэл гемицеллюлозын (ксилан) нэг хэсэг юм. Пентозанууд нь өнгөгүй, аморф юм. Арабанууд усанд сайн уусдаг, ксилан нь усанд уусдаггүй.

Целлюлозын дараагийн хамгийн чухал хамтрагч нь ургамлын lignification үүсгэдэг салаалсан полимер болох лигнин юм. Хүснэгтээс харж болно. 1, лигнин нь хөвөн эслэгт байхгүй, харин бусад утаснуудад - маалинга, олсны ургамал, рами, ялангуяа jute - энэ нь бага эсвэл их хэмжээгээр агуулагддаг. Энэ нь голчлон ургамлын эсийн хоорондох зайг дүүргэхээс гадна утаснуудын гадаргуугийн давхаргад нэвтэрч, целлюлозын утаснуудыг хооронд нь холбодог бүрхүүлийн үүрэг гүйцэтгэдэг. Мод нь ялангуяа их хэмжээний лигнин агуулдаг - 30% хүртэл. Байгалийн хувьд лигнин нь полисахаридын ангилалд (целлюлоз, пектин бодис, пентозан гэх мэт) хамаарахаа больсон боловч олон атомт фенолын дериватив дээр суурилсан полимер юм. тослог үнэрт бодис гэж нэрлэгддэг нэгдлүүдийг хэлдэг. Түүний целлюлозоос мэдэгдэхүйц ялгаа нь лигниний макромолекул нь жигд бус бүтэцтэй, өөрөөр хэлбэл. Полимер молекул нь мономер молекулуудын ижил үлдэгдэл биш, харин янз бүрийн бүтцийн элементүүдээс бүрддэг. Гэсэн хэдий ч сүүлийнх нь нийтлэг зүйл нь тэдгээр нь анхилуун үнэрт цөм (энэ нь эргээд 6 нүүрстөрөгчийн атом С-ээс бүрддэг) ба хажуугийн пропаны гинжээс (3 нүүрстөрөгчийн атомаас C) бүрддэг; бүх лигнинд нийтлэг байдаг энэхүү бүтцийн элементийг фенилпропан гэж нэрлэдэг. нэгж (диаграм 5-ыг үз).

Тиймээс лигнин нь ерөнхий томъёо (C 6 C 3) x бүхий байгалийн нэгдлүүдийн бүлэгт багтдаг. Лигнин нь хатуу тодорхойлогдсон найрлага, шинж чанартай химийн нэгдэл биш юм. Өөр өөр гарал үүсэлтэй лигнинүүд нь бие биенээсээ эрс ялгаатай, тэр ч байтугай нэг төрлийн ургамлын материалаас гаргаж авсан лигнинүүд ч янз бүрийн аргаар, заримдаа элементийн найрлага, зарим орлуулагчийн агууламж (энэ нь бензолтой холбогдсон бүлгүүдийн нэр) ихээхэн ялгаатай байдаг. цагираг эсвэл хажуугийн пропан гинж ), уусах чадвар болон бусад шинж чанарууд.

Лигниний өндөр реактив чанар, бүтцийн нэг төрлийн бус байдал нь түүний бүтэц, шинж чанарыг судлахад хүндрэл учруулдаг боловч бүх лигнинүүд нь гуаиаколын дериватив болох фенилпропан нэгдлүүдийг агуулдаг нь тогтоогдсон (жишээ нь, пирокатехол монометил эфир, схем 6-г үзнэ үү). .

Нэг талаас нэг наст ургамал, үр тарианы лигнин, нөгөө талаас модны бүтэц, шинж чанарт зарим ялгаа илэрсэн. Жишээлбэл, өвс, үр тарианы лигнин (эдгээрт бид илүү дэлгэрэнгүй ярих маалингын ургамал, олсны ургамал орно) шүлтлэгт харьцангуй сайн уусдаг бол модны лигнин уусдаггүй. Энэ нь содын нухаш (илүү өндөр температур, даралт гэх мэт) ашиглан модноос лигнинийг (делигни) зайлуулах үйл явцын илүү хатуу үзүүлэлтүүдийг бий болгодог бөгөөд энэ нь өмнө нь мэдэгдэж байсан лигнинийг залуу найлзуурууд болон өвслөг ургамлуудаас салгах үйл явцтай харьцуулахад илүү хатуу үзүүлэлт юм. МЭ 1-р мянганы эхэн үед Европт ноорхой, янз бүрийн төрлийн хог хаягдлыг (маалинган даавуу, олсны ургамал) цаас болгон боловсруулахад мацераци буюу олсны ургамал нэрээр өргөн хэрэглэгддэг байсан Хятад.

Лигниний өндөр урвалын талаар бид аль хэдийн ярьсан, i.e. олон тооны химийн урвалд орох чадварын тухай, энэ нь лигниний макромолекулд олон тооны реактив функциональ бүлгүүд байдагтай холбон тайлбарладаг. химийн нэгдлүүдийн тодорхой ангилалд хамаарах тодорхой химийн өөрчлөлтийг хийх чадвартай. Энэ нь ялангуяа пропаны хажуугийн гинжин хэлхээний нүүрстөрөгчийн атомуудад байрладаг спиртийн гидроксил -OH-д хамаатай; жишээлбэл, эдгээр -OH бүлгүүд нь модыг сульфитаар чанах үед лигнинийг сульфонжуулахад хүргэдэг - энэ нь түүнийг задлах өөр нэг арга юм.

Лигниний реактив өндөр чадвартай тул исэлдэлт нь ялангуяа шүлтлэг орчинд амархан явагддаг бөгөөд карбоксил бүлэг -COOH үүсдэг. Хлоржуулагч, цайруулагч бодисын нөлөөн дор лигнин амархан хлорждог бөгөөд хлорын атом Cl нь үнэрт цагираг болон хажуугийн пропаны гинжин хэлхээнд хоёуланд нь ордог; чийг байгаа тохиолдолд хлоржуулахтай зэрэгцэн лигниний макромолекулын исэлдэлт үүсдэг. Үүний үр дүнд хлоржуулсан лигнин нь карбоксил бүлгүүдийг агуулдаг. Хлоржуулсан болон исэлдсэн лигнин нь целлюлозоос илүү амархан угаадаг. Эдгээр бүх урвалыг целлюлозын материалыг целлюлозын лигниний хольцоос цэвэрлэхийн тулд целлюлоз, цаасны үйлдвэрт өргөн ашигладаг бөгөөд энэ нь техникийн целлюлозын маш тааламжгүй бүрэлдэхүүн хэсэг юм.

Лигнин байгаа нь яагаад хүсээгүй вэ? Юуны өмнө, лигнин нь салаалсан, ихэвчлэн гурван хэмжээст орон зайн бүтэцтэй тул эслэг үүсгэх шинж чанартай байдаггүй, өөрөөр хэлбэл түүнээс утас авах боломжгүй байдаг. Энэ нь целлюлозын утаснуудад хатуу, эмзэг байдлыг өгч, целлюлозыг хавдах, өнгөлөх, эслэг боловсруулах янз бүрийн процесст хэрэглэгддэг урвалжуудтай харилцан үйлчлэх чадварыг бууруулдаг. Цаасны целлюлозыг бэлтгэх үед лигнин нь утаснуудын нунтаглах, фибрилляцийг хүндрүүлж, тэдгээрийн наалдацыг алдагдуулдаг. Нэмж дурдахад энэ нь өөрөө шар хүрэн өнгөтэй бөгөөд цаас хөгшрөхөд шаргал өнгөтэй болдог.

Целлюлозын хиймэл дагуулын бүтэц, шинж чанарын талаархи бидний хэлэлцүүлэг нь эхлээд харахад шаардлагагүй мэт санагдаж магадгүй юм. Үнэн хэрэгтээ, график сэргээн засварлагч нь байгалийн утас биш, харин цаасан дээр ажилладаг бол лигниний бүтэц, шинж чанарын товч тайлбарыг энд оруулав. лигнингүй утаснаас хийсэн материал уу? Энэ нь мэдээжийн хэрэг үнэн, гэхдээ бид хөвөн түүхий эдээр хийсэн өөдөс цаасны тухай ярьж байгаа тохиолдолд л болно. Хөвөнд лигнин байдаггүй. Маалинга эсвэл олсны ургамлаар хийсэн өөдөс цаасан дээр бараг байдаггүй - өөдөс нэхэх явцад бараг бүрэн арилгасан.

Гэсэн хэдий ч модоор хийсэн цаас, ялангуяа модны нухаш дүүргэгч болдог сонины төрөлд лигнин нь нэлээд их хэмжээгээр агуулагддаг тул олон төрлийн цаасаар ажилладаг сэргээн засварлагч үүнийг санаж байх ёстой. зэрэг бага зэрэгтэй..

Бид амьдралынхаа туршид асар олон тооны эд зүйлсээр хүрээлэгдсэн байдаг - картон хайрцаг, офсет цаас, гялгар уут, наалдамхай хувцас, хулсан алчуур гэх мэт. Гэхдээ целлюлозыг үйлдвэрлэхэд идэвхтэй ашигладаг гэдгийг цөөхөн хүн мэддэг. Орчин үеийн бараг ямар ч аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжгүйгээр хийж чадахгүй энэ үнэхээр ид шидийн бодис юу вэ? Энэ нийтлэлд бид целлюлозын шинж чанар, түүнийг янз бүрийн салбарт ашиглах, мөн юунаас гаргаж авсан, химийн томъёо нь юу болох талаар ярих болно. Магадгүй эхнээс нь эхэлцгээе.

Бодис илрүүлэх

Целлюлозын томъёог Францын химич Ансельме Пайен модыг бүрэлдэхүүн хэсгүүдэд нь салгах туршилтын үеэр нээсэн. Эрдэмтэн үүнийг азотын хүчлээр эмчилсний дараа химийн урвалын явцад хөвөнтэй төстэй утаслаг бодис үүссэнийг олж мэдэв. Үүссэн материалыг сайтар шинжилсний дараа Пэйен целлюлозын химийн томъёог олж авав - C 6 H 10 O 5. Үйл явцын тайлбарыг 1838 онд нийтэлсэн бөгөөд бодис нь 1839 онд шинжлэх ухааны нэрээ авсан.

Байгалийн бэлэг

Ургамал, амьтны бараг бүх зөөлөн хэсгүүд тодорхой хэмжээний целлюлоз агуулдаг нь одоо тодорхой болсон. Жишээлбэл, ургамал хэвийн өсөлт, хөгжилд, эсвэл бүр тодруулбал шинээр үүссэн эсийн мембраныг бий болгоход энэ бодис хэрэгтэй. Найрлагын хувьд энэ нь полисахаридуудад хамаардаг.

Аж үйлдвэрт дүрмээр бол байгалийн целлюлозыг шилмүүст болон навчит модноос гаргаж авдаг - хуурай мод нь энэ бодисын 60 хүртэлх хувийг, мөн 90 орчим хувийг целлюлоз агуулсан хөвөнгийн хаягдлыг боловсруулах замаар агуулдаг.

Хэрэв модыг вакуум орчинд халаахад, өөрөөр хэлбэл агаарт нэвтрэхгүй бол целлюлозын дулааны задрал үүсч, ацетон, метилийн спирт, ус, цууны хүчил, нүүрс үүсдэг.

Манай гарагийн ургамлын баялаг хэдий ч үйлдвэрлэлд шаардагдах хэмжээний химийн утас үйлдвэрлэх хангалттай ой мод байхгүй болсон - целлюлозын хэрэглээ хэт өргөн хүрээтэй байдаг. Тиймээс сүрэл, зэгс, эрдэнэ шишийн иш, хулс, зэгс зэгсээс улам бүр олборлож байна.

Синтетик целлюлозыг янз бүрийн технологийн процессыг ашиглан нүүрс, газрын тос, байгалийн хий, занараас гаргаж авдаг.

Ойгоос эхлээд цех хүртэл

Техникийн целлюлозыг модноос гаргаж авах аргыг авч үзье - энэ бол нарийн төвөгтэй, сонирхолтой, урт процесс юм. Юуны өмнө модыг үйлдвэрлэлд авчирч, том хэсгүүдэд хувааж, холтосыг нь арилгадаг.

Дараа нь цэвэрлэсэн баарыг чипс болгон боловсруулж, ангилж, дараа нь тэдгээрийг шар тосонд буцалгана. Үүссэн целлюлозыг шүлтээс салгаж, дараа нь хатааж, зүсэж, савлаж тээвэрлэнэ.

Хими, физик

Целлюлозын шинж чанарт полисахарид гэдгээс гадна ямар химийн болон физикийн нууц нуугдаж байна вэ? Юуны өмнө энэ нь цагаан өнгөтэй бодис юм. Энэ нь амархан шатдаг, сайн шатдаг. Энэ нь зарим металлын гидроксид (зэс, никель), аминууд, түүнчлэн хүхрийн болон ортофосфорын хүчил, цайрын хлоридын төвлөрсөн уусмал бүхий усны цогц нэгдлүүдэд уусдаг.

Целлюлоз нь боломжтой гэр ахуйн уусгагч болон энгийн усанд уусдаггүй. Энэ бодисын урт утас шиг молекулууд нь өвөрмөц багц хэлбэрээр холбогдож, бие биентэйгээ зэрэгцээ байрладаг тул энэ нь тохиолддог. Нэмж дурдахад энэ бүхэл бүтэн "бүтэц" нь устөрөгчийн холбоогоор бэхждэг тул сул уусгагч эсвэл усны молекулууд зүгээр л дотогшоо нэвтэрч, энэхүү хүчтэй зангилааг устгаж чадахгүй.

Урт нь 3-аас 35 миллиметрийн хооронд хэлбэлздэг хамгийн нимгэн утаснууд нь багцад холбогдсон байдаг - ийм байдлаар та целлюлозын бүтцийг бүдүүвчээр дүрсэлж болно. Урт утаснууд нь нэхмэлийн үйлдвэрт, богино утаснууд нь цаас, картон үйлдвэрлэлд ашиглагддаг.

Целлюлоз нь хайлдаггүй, уур болж хувирдаггүй ч 150 хэмээс дээш халах үед задарч, бага молекул жинтэй нэгдлүүд болох устөрөгч, метан, нүүрстөрөгчийн дутуу исэл (нүүрстөрөгчийн дутуу исэл) ялгардаг. 350 oС ба түүнээс дээш температурт целлюлоз нүүрсждэг.

Илүү сайн сайхны төлөө өөрчлө

Химийн тэмдэгтүүд целлюлозыг ингэж дүрсэлдэг бөгөөд бүтцийн томьёо нь дахин давтагдах глюкозидын үлдэгдэлээс бүрдсэн урт гинжин полимер молекулыг тодорхой харуулдаг. Тэдгээрийн олон тоог харуулсан "n"-г анхаарна уу.

Дашрамд дурдахад, Ансельм Паений гаргаж авсан целлюлозын томъёонд зарим өөрчлөлт орсон байна. 1934 онд Английн органик химич, Нобелийн шагналт Уолтер Норман Хаворт цардуул, лактоз болон бусад сахар, тэр дундаа целлюлозын шинж чанарыг судалжээ. Энэ бодисын гидролиз хийх чадварыг олж мэдээд тэрээр Пэйений судалгаанд өөрийн тохируулга хийж, целлюлозын томъёог "n" гэсэн утгыг нэмж оруулсан нь гликозидын үлдэгдэл байгааг илтгэнэ. Одоогийн байдлаар энэ нь иймэрхүү харагдаж байна: (C 5 H 10 O 5) n.

Целлюлозын эфир

Целлюлозын молекулууд нь янз бүрийн эфир үүсгэдэг гидроксил бүлгүүдийг агуулсан байх нь чухал юм. Энэ бол целлюлозын хамгийн чухал шинж чанаруудын нэг юм. Төрөл бүрийн нэгдлүүдийн бүтцийн томъёо дараах байдалтай байж болно.

Целлюлозын эфир нь энгийн эсвэл нарийн төвөгтэй байдаг. Энгийн нь метил-, гидроксипропил-, карбоксиметил-, этил-, метилгидроксипропил- ба цианэтилцеллюлоз юм. Нитратууд, сульфатууд, целлюлозын ацетатууд, түүнчлэн ацетопропионатууд, ацетилфталилцеллюлоз, ацетобутиратууд нь нарийн төвөгтэй байдаг. Эдгээр бүх эфирийг дэлхийн бараг бүх улс оронд жилд хэдэн зуун мянган тонноор үйлдвэрлэдэг.

Гэрэл зургийн хальснаас эхлээд шүдний оо хүртэл

Тэд юуны төлөө вэ? Дүрмээр бол целлюлозын эфирийг хиймэл утас, төрөл бүрийн хуванцар, бүх төрлийн хальс (гэрэл зураг гэх мэт), лак, будаг үйлдвэрлэхэд өргөн ашигладаг бөгөөд цэргийн үйлдвэрлэлд пуужингийн хатуу түлш, утаагүй нунтаг үйлдвэрлэхэд ашигладаг. болон тэсрэх бодис.

Үүнээс гадна целлюлозын эфир нь гипс, гипс-цементийн хольц, даавууны будаг, шүдний оо, төрөл бүрийн цавуу, синтетик угаалгын нунтаг, үнэртэй ус, гоо сайхны бүтээгдэхүүний нэг хэсэг юм. Нэг үгээр хэлбэл, хэрэв 1838 онд целлюлозын томъёог нээгээгүй бол орчин үеийн хүмүүс соёл иргэншлийн олон ашиг тусыг эдлэхгүй байх байсан.

Бараг ихэр

Целлюлоз нь нэг төрлийн давхар байдаг гэдгийг цөөхөн жирийн хүмүүс мэддэг. Целлюлоз ба цардуулын томъёо нь ижил боловч тэдгээр нь огт өөр бодис юм. Ялгаа нь юу юм? Эдгээр хоёр бодис нь байгалийн полимер боловч цардуулын полимержих зэрэг нь целлюлозоос хамаагүй бага байдаг. Хэрэв та цааш нь судалж, эдгээр бодисын бүтцийг харьцуулж үзвэл целлюлозын макромолекулууд нь шугаман, зөвхөн нэг чиглэлд байрладаг тул утаслаг үүсгэдэг бол цардуулын микро хэсгүүд нь арай өөр харагдаж байгааг олж мэдэх болно.

Хэрэглэх талбарууд

Практик цэвэр целлюлозын хамгийн сайн жишээнүүдийн нэг бол энгийн эмнэлгийн хөвөн ноос юм. Та бүхний мэдэж байгаагаар үүнийг сайтар цэвэршүүлсэн хөвөн даавуунаас гаргаж авдаг.

Целлюлозын хэрэглээ багатай хоёр дахь бүтээгдэхүүн бол цаас юм. Үнэн хэрэгтээ энэ нь целлюлозын утаснуудын нимгэн давхарга бөгөөд сайтар дарж, наасан байна.

Нэмж дурдахад, наалдамхай даавууг целлюлозоос үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь гар урчуудын чадварлаг гараар ид шидээр үзэсгэлэнтэй хувцас, аравчаар тавилга, янз бүрийн гоёл чимэглэлийн даавуу болж хувирдаг. Вискозыг мөн техникийн бүс, шүүлтүүр, дугуйны утас үйлдвэрлэхэд ашигладаг.

Наалдамхай материалаар хийсэн гилгэр хальсан тухай мартаж болохгүй. Супермаркетууд, дэлгүүрүүд, шуудангийн салбаруудын сав баглаа боодлын хэлтсийг түүнгүйгээр төсөөлөхөд хэцүү байдаг. Целлофан нь хаа сайгүй байдаг: чихэр, үр тариа, гурилан бүтээгдэхүүн, гар утаснаас эхлээд ТВ-ийн алсын удирдлага хүртэл шахмал, трико, ямар ч тоног төхөөрөмжийг бооход ашигладаг.

Үүнээс гадна жин хасах шахмалд цэвэр бичил талст целлюлоз орсон байдаг. Ходоодонд орсны дараа тэд хавдаж, бүрэн дүүрэн мэдрэмжийг бий болгодог. Өдөрт хэрэглэж буй хүнсний хэмжээ мэдэгдэхүйц буурч, үүний дагуу жин буурдаг.

Таны харж байгаагаар целлюлозыг нээсэн нь зөвхөн химийн үйлдвэрт төдийгүй анагаах ухаанд жинхэнэ хувьсгал хийсэн.