Celý náš život jsme obklopeni obrovským množstvím zboží - lepenkové krabice, ofsetový papír, plastové tašky, oblečení z viskózy, bambusové ručníky a mnoho dalšího. Jen málo lidí ví, že při jejich výrobě se aktivně používá celulóza. Co je to skutečně magická látka, bez níž prakticky žádný moderní průmyslový podnik nemůže udělat? V tomto článku se dozvíme o vlastnostech celulózy, její aplikaci v různých oborech a také o tom, co je těženo a jaký je její chemický vzorec. Začněme s původem.
Formulace celulózy byla objevena francouzským chemikem Anselmem Payenem v průběhu pokusů o separaci dřeva na součásti. Po zpracování kyselina dusičná, Vědec zjistil, že během chemické reakce se vytváří vláknitá látka podobná bavlně. Po pečlivé analýze materiálu získaného společností Payen byl získán chemický vzorec celulózy - C 6 H 10 O 5 . Popis procesu byl publikován v roce 1838 a věc byla vědeckému jménu dána v roce 1839.
Nyní je jisté, že téměř všechny měkké části rostlin a zvířat obsahují určité množství celulózy. Například rostliny tuto látku potřebují pro normální růst a vývoj, nebo spíše pro tvorbu nových buněčných membrán. Kompozice se týká polysacharidů.
V průmyslu se zpravidla získává přírodní buničina z jehličnatých a listnatých stromů - až 60% této látky se vyskytuje v suchém dřevě, stejně jako zpracováním bavlněného odpadu, který obsahuje asi 90% celulózy.
Je známo, že pokud se dřevo zahřívá ve vakuu, tj. Bez přístupu vzduchu, dochází k tepelnému rozkladu celulózy, čímž se vytvoří aceton, methylalkohol, voda, kyselina octová a dřevěné uhlí.
Přes bohatou flóru planety, lesy již nejsou dostatečné k tomu, aby produkovaly potřebné množství chemických vláken pro průmysl - použití celulózy je příliš rozsáhlé. Proto je stále více těženo ze slámy, třtiny, kukuřičných stonků, bambusu a rákosu.
Syntetická buničina s použitím různých technologických procesů se získává z uhlí, oleje, zemní plyn a břidlice.
Podívejme se na těžbu technické buničiny ze dřeva - to je složitý, zajímavý a zdlouhavý proces. Nejdříve je dřevo přivedeno do výroby, rozřezáno do velkých úlomků a odstraněna kůra.
Pak se oloupané tyčinky zpracují na třísky a třídí se a pak se vaří v nápoji. Takto získaná buničina se od alkaliny oddělí, pak se vysuší, rozsekne a zabalí k přepravě.
Jaké jsou chemické a fyzické tajemství, které obsahují vlastnosti celulózy, kromě faktu, že jde o polysacharid? Především je to bílá látka. Je hořlavý a dobře hoří. Je rozpuštěn v komplexních sloučeninách ve vodě s hydroxidy některých kovů (měď, nikl), s aminy, a také v sírové a kyselina fosforečná, koncentrovaný roztok chloridu zinečnatého.
Celulóza se nerozpouští v dostupných rozpouštědlech pro domácnost a obyčejné vodě. Důvodem je to, že dlouhé vláknité molekuly této látky jsou spojeny ve zvláštních svazcích a jsou uspořádány paralelně mezi sebou. Kromě toho je tato "konstrukce" zesílena vodíkovými vazbami, kvůli nimž se molekuly slabého rozpouštědla nebo vody jednoduše nedostanou dovnitř a nezničí tento silný plexus.
Nejtenčí nitě, jejíž délka se pohybuje od 3 do 35 milimetrů, je spojena ve svazcích - tak můžete schematicky znázornit strukturu celulózy. V textilním průmyslu se používají dlouhé vlákna, krátké vlákna se používají například při výrobě papíru a lepenky.
Celulóza se neroztaví a nezmění se na páru, nicméně se začne zhoršovat při zahřátí nad 150 stupňů Celsia, zatímco uvolňuje sloučeniny s nízkou molekulovou hmotností - vodík, metan a oxid uhelnatý (oxid uhelnatý). Při teplotě 350 ° C a vyšší je celulóza spálena.
Takto popisují chemické symboly celulózu, jejíž strukturní vzorec jasně ukazuje molekulu polymeru s dlouhým řetězcem, která se skládá z opakujících se glukosidových zbytků. Věnujte pozornost "n", což znamená, že je velké množství.
Mimochodem, vzorec buničiny získaný Anselm Payenem prošel několika změnami. V roce 1934 studoval anglický organik chemik, nositel Nobelovy ceny Walter Norman Houors vlastnosti škrobu, laktózy a dalších cukrů, včetně celulózy. Při zjišťování schopnosti této látky hydrolyzovat provedl vlastní korekce při výzkumu společnosti Payen a vzorec celulózy byl doplněn o hodnotu "n", která označila přítomnost glykosidových zbytků. V tuto chvíli to vypadá takto: (C 5 H 10 O 5 ) n .
Je důležité, aby molekula celulózy obsahovala hydroxylové skupiny, které mohou být alkylovány a acylovány, čímž se tvoří různé estery. To je další jedna z nejdůležitějších vlastností celulózy. Strukturní vzorec různých sloučenin může vypadat takto:
Ethery celulózy jsou jednoduché a složité. Jednoduché jsou methyl-, hydroxypropyl-, karboxymethyl-, ethyl-, methylhydroxypropyl- a kyanoethylcelulóza. Komplexní jsou dusičnany, sírany a acetáty celulózy, stejně jako acetopropionáty, acetylftalylcelulóza a acetobutyráty. Všechny tyto ethery se vyrábějí téměř ve všech zemích světa stovkami tisíc tun ročně.
O čem jsou? Obecně platí, že celulózové ethery se běžně používají k výrobě umělých vláken, různých plastů, různých filmů (včetně fotografických), laků, barev a také se používají ve vojenském průmyslu k výrobě pevných raketových paliv, bezdymového prášku a výbušnin.
Kromě toho jsou ethery celulózy součástí omítky a sádrokamenných směsí, barviv pro tkaniny, zubní pasty, různé lepidla, syntetické detergenty, parfémy a kosmetiku. Krátce řečeno, pokud by vzorek buničiny nebyl objeven ve vzdáleném 1838, moderní lidé by neměli mnoho výhod civilizace.
Jen málo obyčejných lidí ví, že celulóza má nějaký protějšek. Vzorec celulózy a škrobu je totožný, nicméně jde o dvě zcela odlišné látky. Jaký je rozdíl? Navzdory skutečnosti, že obě tyto látky jsou přírodní polymery, stupeň polymerace škrobu je mnohem nižší než stupeň celulózy. A jestliže půjdete dál a porovnávat struktury těchto látek, zjistíte, že makromolekuly celulózy jsou uspořádány lineárně a pouze v jednom směru, čímž se vytvářejí vlákna, zatímco škrobové mikročástice vypadají trochu jinak.
Jedním z nejlepších vizuálních vzorků prakticky čisté celulózy je obyčejná lékařská vata. Jak víte, je vyrobena z pečlivě vyčištěné bavlny.
Druhým, ne méně používaným produktem z celulózy je papír. Ve skutečnosti je to nejtenčí vrstva celulózových vláken, pečlivě lisovaná a lepená dohromady.
Kromě toho celulóza vyrábí viskózní prádlo, které se pod šikovnými rukama řemeslníkům kouzelně změní v krásné oblečení, čalounění pro čalouněný nábytek a různé dekorativní závěsy. Viskóza se používá také pro výrobu technických pásů, filtrů a kordů pro pneumatiky.
Nezapomeňte na celofán, který se vyrábí z viskózy. Bez ní je obtížné si představit supermarkety, obchody, oddělení pošty na poštách. Celofán je všude: v něm jsou zabalené sladkosti, v něm jsou zabaleny obiloviny a pečivo, stejně jako tablety, punčocháče a veškerá zařízení, od mobilního telefonu po dálkové ovládání televizoru.
Kromě toho je v tabletách na snížení hmotnosti zahrnuta čistá mikrokrystalická celulóza. Jakmile do žaludku, nabobtnají a vytvářejí pocit plnosti. Množství konzumovaných potravin za den je výrazně sníženo, respektive pokles hmotnosti.
Jak můžete vidět, objev buničiny způsobil skutečnou revoluci nejen v chemickém průmyslu, ale i v medicíně.