Самостійна робота № 9

Тема: Целюлоза, її склад, фізичні та хімічні властивості, добування та застосування.

Целюлоза – природний полімер (полісахарид). Склад і будова молекул: (С₆Н₁₀О₅)_П молекулярна формула.

У целюлозі молекули мономерів сполучені в молекули полімерів за допомогою оксигенових містків.

Целюлоза має переважно лінійну структуру макроструктуру; значення n-400000.

Фізичні властивості

Целюлоза – біла волокниста речовина, нерозчинна ані у воді, ані в органічних розчинниках.

Поширення в природі

Утворюється в процесі фотосинтезу. Є основною складовою частиною оболонок рослинних клітин. Найбільше її у волокнах бавовни (до 98 %), льону та коноплі. У деревині целюлози 50 %.

Хімічні властивості

1. Гідроліз відбувається ступінчасто до глюкози:

(С₆Н₁₀О₅)n + nН₂О ® nС₆Н₁₂О₆

(С₆Н₁₀О₅)n ® (С₆Н₁₀О₅)m ®С₁₂Н₂₂О₁₁®С₆Н₁₂О₆

Крохмаль ® декстрини ® мальтоза ® глюкоза

(суміш декстринів з глюкозою – патока)

2. Повне окиснення до вуглекислого газу і води:

(С₆Н₁₀О₅)n + 6n О₂ ® 6n СО₂ + 5n Н₂О + Q

3. При нагріванні деревини без доступу повітря утворюються метан, метанол, ацетон, оцтова кислота та інші речовини.

4. Целюлоза завдяки наявності в молекулі спиртових гідроксильних груп із кислоти утворює складні ефіри:

[С₆Н₇О₂(ОН)₃]n + 3n HNO₃ ® [C₆H₇O₂(NO₂)₃]n + 3n H₂O

тринітроцелюлоза

O – CO – CH₃

[С₆Н₇О₂(ОН)₃]n + 3n CH₃COOH ® C₆H₇O₂ – O – CO – CH₃ + 3n H₂O

O – CO – CH₃

n

триацетат целюлози

Застосування

1. У складі деревини – у будівництві.

2. У складі волокон (льон, бавовна) – для виготовлення тканин, ниток.

3. Виготовлення паперу.

4. Добування етанол, а з нього – каучук.

5. Ефіри використовуються для виробництва штучних волокон, кіноплівки, нітролаків, пороху.

Добування штучних волокон

Вихідним полімером для добування штучних волокон беруть целюлозу деревини або бавовняний пух, що залишився на насінні, після того, як з нього зняли волокна. Така целюлоза має невпорядковану структуру. Для того, щоб лінійні молекули полімеру впорядкувати вздовж осі волокна, треба зробити їх рухомими. Це можливо лише під час розчинення целюлози, оскільки під час розплавлення вона розкладається. Користуються різними розчинниками целюлози, і тому існує три способи добування штучного волокна.

1. Основний спосіб - ацетатний. Целюлозу обробляють оцтовим альдегідом в присутності Н₂SО₄. Добутий ацетат розчиняють у суміші дихлоретану і етанолу. Утворюється в'язкий розчин, який крізь тонкі отвори (фільєри) продавлюють в гарячу суху камеру; розчинник випаровується, а ацетат целюлози утворює нитки. Ацетатний шовк міцний, м'який, менше зсідається під час прання. Але гірше вбирає вологу, тому поступається природному волокну за гігієнічними якостями.

2. Віскозний спосіб - целюлозу обробляють спочатку NaOH, а потім СS₂ і добувають віскозу (лужний розчин ксантогенату целюлози). Віскозу пропускають крізь фільєри у розчин Н₂SО₄ або NаНSО₄, де ксантогенат гідролізує з утворенням целюлози у вигляді волокон.

3. Мідно-аміачний спосіб - целюлозу розчиняють у реактиві Швейцера (розчин Сu(ОН)₂ у NН₃) і розчин пропускають крізь фільєри у теплу воду зі слабкою Н₂SО₄. При цьому мідно-аміачна сполука целюлози гідролізує з утворенням целюлози у вигляді волокон.

3 хімічної точки зору, ацетатний шовк відрізняється від віскозного та мідно-аміачного тим, що він є складним ефіром целюлози, тоді як інші види шовку є вільною целюлозою. Найдорожчий - ацетатний шовк. Найдешевший - віскозний шовк.