Формула Целулоза. Свойства на целулозата. Приложение на целулоза

През целия си живот сме заобиколени от огромен брой предмети - картонени кутии, офсетна хартия, пластмасови торби, дрехи от вискоза, бамбукови кърпи и много други. Но малко хора знаят, че при производството им активно се използва целулоза. Какво е това истинско магическо вещество, без което на практика не може да направи никое модерно индустриално предприятие? В тази статия ще разкажем за свойствата на целулозата, за нейното приложение в различни области, както и за това какво се добива и каква е нейната химична формула. Да започнем с произхода.

Откриване на вещества

Формулата на целулозата е открита от френския химик Анселм Пайен в хода на експериментите за разделяне на дървесина на компоненти. След като го обработи азотна киселина, Ученият откри, че по време на химическа реакция се образува влакнеста субстанция, подобна на памука. След внимателен анализ на материала, получен от Payen, се получава химическата формула на целулоза - C6H10O5. Описанието на процеса е публикувано през 1838 г. и веществото е получило своето научно наименование през 1839 година.

Подаръци на природата

Сега е известно със сигурност, че почти всички меки части на растения и животни съдържат определено количество целулоза. Например, растенията се нуждаят от това вещество за нормален растеж и развитие, или по-скоро за създаване на нови клетъчни мембрани. Съставът се отнася до полизахариди.

В промишлеността, като правило, естествената целулоза се добива от иглолистни и широколистни дървета - до 60% от това вещество се намира в суха дървесина, както и чрез преработка на памучни отпадъци, които съдържат около 90% от целулозата.

Известно е, че ако дървесината се нагрява във вакуум, т.е. без достъп на въздух, ще настъпи термично разлагане на целулозата, поради което се образува ацетон, метилов алкохол, вода, оцетна киселина и въглен.

Въпреки богатата флора на планетата, горите вече не са достатъчни, за да произвеждат необходимото количество химически влакна за промишлеността - използването на целулоза е твърде широко. Ето защо, тя все повече се добива от слама, тръстика, царевични стъбла, бамбук и тръстика.

Синтетичният пулп, използващ различни технологични процеси, се получава от въглища, масло, природен газ и шисти.

От гората - в магазина

Нека разгледаме добива на техническа каша от дърво - това е сложен, интересен и дълъг процес. Първо, дървото се довежда до производство, нарязва се на големи парчета и се отстранява кора.

След това белените се преработват в чипс и се сортират, след което се варят в течност. Така полученият пулп се отделя от алкалите, след което се изсушава, нарязва и опакова за транспортиране.

Химия и физика

Какви са химичните и физическите тайни, които съдържат свойствата на целулозата, освен факта, че е полизахарид? На първо място, това е бяла субстанция. Той е запалим и гори добре. Разтваря се в комплексни съединения на водата с хидроксиди на някои метали (мед, никел), с амини, а също и в сярна и фосфорна киселина, концентриран разтвор на цинков хлорид.

Целулозата не се разтваря в наличните домакински разтворители и обикновена вода. Това е така, защото дългите нишковидни молекули на това вещество са свързани в специфични снопове и са разположени паралелно един на друг. В допълнение, цялата тази "конструкция" се засилва от водородни връзки, поради което молекулите на слаб разтворител или вода просто не могат да влязат вътре и да унищожат този силен сплит.

Най-тънките нишки, с дължина от 3 до 35 милиметра, свързани в снопове - това е начинът, по който можете схематично да представите структурата на целулозата. В текстилната промишленост се използват дълги влакна, а при производството на хартия и картон се използват къси влакна.

Целулозата не се топи и не се превръща в пара, обаче започва да се влошава при нагряване над 150 градуса по Целзий, като освобождава съединения с ниско молекулно тегло - водород, метан и въглероден оксид. (въглероден оксид). При температура от 350 ° С и по-висока, целулозата се овъгли.

Промяна към по-добро

По този начин химическите символи описват целулозата, чиято структурна формула ясно показва дълговерижна полимерна молекула, състояща се от повтарящи се глюкозидни остатъци. Обърнете внимание на "n", показвайки голям брой от тях.

Между другото, формулата за целулоза, получена от Анселм Пайен, е претърпяла някои промени. През 1934 г. английският органичен химик, лауреат на Нобелова награда Уолтър Норман Хууърс изучава свойствата на нишесте, лактоза и други захари, включително целулоза. Откривайки способността на това вещество да се хидролизира, той направи свои собствени корекции в изследването на Payen, а формулата на целулозата беше допълнена със стойността "n", което означава присъствието на гликозидни остатъци. В момента тя изглежда така: (C ₅ H ₁₀ O ₅ ) _n .

Целулозни естери

Важно е, че целулозната молекула съдържа хидроксилни групи, които могат да бъдат алкилирани и ацилирани, като по този начин се образуват различни естери. Това е още едно от най-важните свойства, притежавани от целулоза. Структурната формула на различните съединения може да изглежда така:

Целулозните етери са прости и сложни. Простите са метил-, хидроксипропил-, карбоксиметил-, етил-, метилхидроксипропил- и цианоетилцелулоза. Комплексните са нитрати, сулфати и целулозни ацетати, както и ацетопропионати, ацетилфталилцелулоза и ацетобутирати. Всички тези етери се произвеждат в почти всички страни по света със стотици хиляди тона годишно.

От филм до паста за зъби

За какво са? Като правило, целулозните етери са широко използвани за производството на изкуствени влакна, различни пластмаси, различни филми (включително фотографски), лакове, бои и също се използват във военната промишленост за производството на твърдо ракетно гориво, бездимни прахове и взривни вещества.

В допълнение, целулозните етери са част от смеси от гипс и гипс-цимент, багрила за тъкани, пасти за зъби, различни лепила, синтетични почистващи препарати, парфюми и козметика. Накратко, ако формулата на пулпа не е била открита през далечната 1838 г., съвременните хора не биха имали много от предимствата на цивилизацията.

Почти близнаци

Малцина обикновени хора знаят, че целулозата има нещо подобно. Формулата на целулозата и скорбялата е идентична, но това са две напълно различни вещества. Каква е разликата? Въпреки факта, че и двете от тези вещества са естествени полимери, степента на полимеризация на нишестето е много по-малка от тази на целулозата. И ако отидете по-далеч и сравнете структурите на тези вещества, можете да откриете, че макромолекулите на целулозата са подредени линейно и само в една посока, образувайки по този начин влакна, докато микрочастиците на нишестето изглеждат малко по-различно.

Сфери на приложение

Един от най-добрите визуални образци на практически чиста целулоза е обикновената медицинска вата. Както знаете, той се произвежда от внимателно почистен памук.

Вторият, не по-малко използван продукт от целулозата е хартия. Всъщност това е най-тънкият слой от целулозни влакна, внимателно притиснат и залепен.

Освен това, целулозата произвежда вискозно бельо, което под умелите ръце на занаятчиите магически се превръща в красиви дрехи, тапицерия за мека мебел и различни декоративни завеси. Вискозата се използва и за производството на технически колани, филтри и шнурове на гумите.

Не забравяйте за целофан, който се произвежда от вискоза. Без него е трудно да си представим супермаркети, магазини, отдели за опаковане на пощенски станции. Целофанът е навсякъде: в него са опаковани бонбони, в него са опаковани зърнени храни и хлебни изделия, както и таблетки, чорапогащи и всякакво оборудване, от мобилен телефон до дистанционно управление за телевизор.

В допълнение, чистата микрокристална целулоза е включена в хапчетата за отслабване. Веднъж попаднали в стомаха, те се подуват и създават усещане за пълнота. Количеството консумирана храна на ден се намалява значително, съответно намалява теглото.

Както виждате, откритието на пулпа е направило истинска революция не само в химическата промишленост, но и в медицината.