Distribuzione della cellulosa in natura. Grande enciclopedia del petrolio e del gas

Cellulosa (cellulosa francese, dal latino cellula, letteralmente - una stanza, una cella, qui - una cella)

cellulosa, uno dei polimeri naturali più comuni (polisaccaride (Vedi Polisaccaridi)); il componente principale delle pareti cellulari delle piante, che determina la resistenza meccanica e l'elasticità dei tessuti vegetali. Pertanto, il contenuto di zinco nei peli dei semi di cotone è del 97-98%, negli steli delle piante liberiane (lino, ramiè, iuta) 75-90%, nel legno 40-50%, canna, cereali, girasole 30- 40%. Si trova anche nel corpo di alcuni invertebrati inferiori.

Nel corpo, lo zinco serve principalmente come materiale da costruzione e difficilmente partecipa al metabolismo. C. non viene scisso dai soliti enzimi del tratto gastrointestinale dei mammiferi (amilasi, maltasi); Sotto l'azione dell'enzima cellulasi, secreto dalla microflora intestinale degli erbivori, C. si decompone in D-glucosio. La biosintesi di C. procede con la partecipazione della forma attivata di D-glucosio.

Struttura e proprietà della cellulosa. C. - materiale fibroso di colore bianco, densità 1,52-1,54 g/cm 3 (20 °С). C. solubile nel cosiddetto. soluzione di rame-ammoniaca [soluzione di idrossido di ammincuprum (II) in soluzione acquosa di ammoniaca al 25%], soluzioni acquose di basi di ammonio quaternario, soluzioni acquose di composti complessi di idrossidi di metalli polivalenti (Ni, Co) con ammoniaca o etilendiammina, soluzione alcalina di un complesso di ferro (III) con tartrato di sodio, soluzioni di biossido di azoto in dimetilformammide, acidi fosforici e solforici concentrati (la dissoluzione negli acidi è accompagnata dalla distruzione dello zinco).

Le macromolecole del glucosio sono costituite da unità elementari di D-glucosio (vedi glucosio) collegate da legami 1,4-β-glicosidici in catene lineari non ramificate:

C. è solitamente indicato come polimeri cristallini. È caratterizzato dal fenomeno del polimorfismo, cioè dalla presenza di una serie di modifiche strutturali (cristalline) che differiscono nei parametri del reticolo cristallino e in alcune proprietà fisiche e chimiche; le principali modifiche sono Ts.I (Ts.naturale) e Ts.II (Cellulosa idrata).

C. ha una struttura supramolecolare complessa. Il suo elemento primario è una microfibrilla, composta da diverse centinaia di macromolecole e avente la forma di una spirale (spessore 35-100 Å, lunghezza 500-600 Å e oltre). Le microfibrille si uniscono in formazioni più grandi (300-1500 Å), diversamente orientate nei diversi strati della parete cellulare. Le fibrille sono “cementate” dai cosiddetti. una matrice costituita da altri materiali polimerici di natura carboidratica (emicellulosa, pectina) e proteica (estensina).

I legami glicosidici tra le unità elementari della macromolecola di zinco vengono facilmente idrolizzati dagli acidi, il che provoca la distruzione dello zinco in un mezzo acquoso in presenza di catalizzatori acidi. Il prodotto dell'idrolisi completa di C. è il glucosio; questa reazione è alla base del metodo industriale per la produzione di alcol etilico da materie prime contenenti cellulosa (vedi Idrolisi di materiali vegetali). L'idrolisi parziale dello zinco avviene, ad esempio, quando viene isolato da materiali vegetali e durante la lavorazione chimica. Per idrolisi incompleta dello zinco, effettuata in modo tale che la distruzione avvenga solo nelle sezioni scarsamente ordinate della struttura, le cosiddette. "polvere" microcristallina C. - polvere bianca come la neve a flusso libero.

In assenza di ossigeno, lo zinco è stabile fino a 120–150 °C; con un ulteriore aumento della temperatura le fibre di cellulosa naturale vanno incontro a distruzione, le fibre di cellulosa idratate vanno incontro a disidratazione. Al di sopra dei 300 ° C avviene la grafitizzazione (carbonizzazione) della fibra, un processo utilizzato nella produzione di fibre di carbonio (vedere Fibre di carbonio).

Per la presenza di gruppi idrossilici nelle unità elementari della macromolecola, lo zinco viene facilmente esterificato ed alchilato; queste reazioni sono ampiamente utilizzate nell'industria per ottenere eteri di zinco semplici e complessi (vedi Eteri di cellulosa). C. reagisce con le basi; l'interazione con soluzioni concentrate di soda caustica, che porta alla formazione di zinco alcalino (mercerizzazione dello zinco), è uno stadio intermedio nella preparazione degli esteri di zinco (ad esempio acido iodico e suoi sali) - selettivo (cioè ossidano OH gruppi a determinati atomi di carbonio). La distruzione ossidativa dello zinco è sottoposta alla produzione di viscosa (vedi Viscosa) (lo stadio di pre-maturazione dello zinco alcalino); l'ossidazione avviene anche durante lo sbiancamento del C.

L'uso della cellulosa. La carta è prodotta dallo zinco (vedi Carta) , cartone, una varietà di fibre artificiali - cellulosa idrata (fibre di viscosa, fibra di rame e ammonio (vedi fibre di rame e ammonio)) ed etere di cellulosa (acetato e triacetato - vedi fibre di acetato) , pellicole (cellophane), plastiche e vernici (vedi Etrols, Pellicole di cellulosa idrata, Vernici di cellulosa a base di etere). Le fibre naturali di cotone (cotone, rafia), così come le fibre artificiali, sono ampiamente utilizzate nell'industria tessile. I derivati ​​dello zinco (principalmente eteri) vengono utilizzati come addensanti per inchiostri da stampa, preparati per collatura e finitura, stabilizzanti di sospensione nella produzione di polvere senza fumo e altri. Lo zinco microcristallino viene utilizzato come riempitivo nella produzione di medicinali, come assorbente nei processi analitici e cromatografia preparativa.

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LS Galbraikh, ND Gabrielyan.

Grande Enciclopedia Sovietica. - M.: Enciclopedia sovietica. 1969-1978 .

Sinonimi:

Scopri cos'è "cellulosa" in altri dizionari:

Cellulosa ... Wikipedia

1) altrimenti fibra; 2) una specie di carta pergamena realizzata con una miscela di legno, argilla e cotone. Un dizionario completo delle parole straniere entrate in uso nella lingua russa. Popov M., 1907. CELLULOSA 1) fibra; 2) carta di legno con aggiunta di ... Dizionario delle parole straniere della lingua russa

Pettegolezzo, cellulosa, fibra Dizionario dei sinonimi russi. cellulosa sostantivo, numero di sinonimi: 12 alcalicellulosa (1) … Dizionario dei sinonimi

- (С6Н10О5), un carboidrato del gruppo dei POLISACCARIDI, che è un componente strutturale delle pareti cellulari delle piante e delle alghe. È costituito da catene parallele di glucosio non ramificate, collegate trasversalmente tra loro in una struttura stabile. Dizionario enciclopedico scientifico e tecnico

Cellulosa, il principale polisaccaride di sostegno delle pareti cellulari delle piante e di alcuni invertebrati (ascidie); uno dei polimeri naturali più comuni. Dei 30 miliardi di tonnellate di carbonio, destinate alla segale, le piante superiori vengono ogni anno convertite in organico. collegamenti ok... Dizionario enciclopedico biologico

cellulosa- eh. cellulosa f., tedesco. Zellulosa lat. cellula cellula.1. Uguale alla fibra. BAS 1. 2. Sostanza ottenuta dal legno e dai fusti di alcune piante trattati chimicamente; serve per la produzione di carta, rayon, nonché ... ... Dizionario storico dei gallicismi della lingua russa

- (francese cellulosa dal lat. cellula, lettere. stanza, qui è una cellula) (fibra), polisaccaride formato da residui di glucosio; il componente principale delle pareti cellulari delle piante, che determina la resistenza meccanica e l'elasticità della pianta ... ... Grande dizionario enciclopedico

- (o cellulosa), cellulosa, pl. no, femmina (dal lat. cellula cellula). 1. Uguale alla fibra nel valore 1. (bot.). 2. Sostanza ottenuta dal legno trattato chimicamente e dagli steli di alcune piante e utilizzata per produrre carta, materiali artificiali... Dizionario esplicativo di Ushakov

CELLULOSA, s, mogli. Uguale alla fibra (in 1 valore). | agg. cellulosa, oh, oh. Dizionario esplicativo di Ozhegov. S.I. Ozhegov, N.Yu. Shvedova. 1949 1992... Dizionario esplicativo di Ozhegov

Cellulosa. Vedi fibra. (

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La composizione della cellulosa, così come dell'amido, è espressa dalla formula (QHUiO5).Il valore di n in alcuni tipi di cellulosa raggiunge i 40mila e il peso molecolare relativo raggiunge diversi milioni. Le sue molecole hanno una struttura lineare (non ramificata), per cui la cellulosa forma facilmente fibre. Le molecole di amido hanno strutture sia lineari che ramificate.

La composizione della cellulosa, così come dell'amido, è espressa dalla formula. Gli amidi hanno strutture sia lineari che ramificate.

La composizione della cellulosa, così come dell'amido, è espressa dalla formula. Gli amidi hanno sia una struttura lineare che ramificata.

La cellulosa contiene residui di molecole di p-D-glucosio.

Una delle reazioni più importanti in termini di composizione della cellulosa è la reazione che coinvolge l'acetolisi, in cui l'anidride acetica svolge lo stesso ruolo dell'acqua nell'idrolisi, e allo stesso tempo influenza l'acilazione dei frammenti di cellulosa. Nel 1879 Franchimont trattò la cellulosa con anidride acetica e acido solforico e ottenne un derivato che Skraup e Koenig identificarono successivamente come l'otta-acetato cristallino del disaccaride chiamato cellobiosio. Quest'ultimo riduce la soluzione di Fehling e viene idrolizzato dall'acido per formare due moli di glucosio. Un'idrolisi simile viene effettuata anche dall'emulsina, che caratterizza il disaccaride come p-glucoside.

I dati riportati nella tabella. 2.1, pur fornendo alcune informazioni sulla composizione della cellulosa, sono del tutto insufficienti per valutare il comportamento della cellulosa durante la lavorazione.

Ciò, in particolare, è stato dimostrato negli esperimenti con il radiocarbonio, quando il C14 è stato incluso piuttosto rapidamente nella composizione della cellulosa. Tuttavia, il meccanismo di sintesi della cellulosa, come di molti altri polisaccaridi vegetali, non è stato ancora scoperto. Gli unici polisaccaridi sintetizzati al di fuori degli organismi sono solo l'amido e il glicogeno.

Oltre alla cellulosa principale (alfa), la polpa contiene una serie di emicellulose, idrocarburi a basso peso molecolare come esosani, pentosani e acidi uronici. La composizione della cellulosa comprende anche la lignina residua (circa lo 03%), la cui rimozione completa è impraticabile, poiché possiede proprietà antiossidanti.

Il numero di residui di D-glucosio in una molecola di cellulosa raggiunge diverse migliaia, che corrisponde a una mole. La D-gluco-ea nella cellulosa ha una conformazione a poltrona, e questo esclude la possibilità di un'elica della catena poliglucosidica, quindi la molecola di cellulosa mantiene una struttura strettamente lineare.

Osservando i cambiamenti nella composizione delle pareti cellulari durante lo sviluppo della fibra di cotone, si è riscontrato che la quantità massima di residui di galattosio, mannosio, ramnosio, arabinosio, fucosio, acidi uronici e glucosio non cellulosico corrisponde alla fine della formazione di muro primario o inizio della formazione del muro secondario. Fino alla fine dello sviluppo delle fibre, aumentano solo le quantità assolute di residui di xilosio e glucosio, che fanno parte della cellulosa.

Sono stati ottenuti dati interessanti sulla biosintesi della cellulosa nel cotone. Con l'introduzione del glucosio marcato con C14 al primo atomo di carbonio, il 44% della radioattività è stata ritrovata nella composizione della cellulosa, e il restante 56% in altri composti. Pertanto, durante il periodo di formazione delle fibre, la cellulosa è il composto principale in cui è incluso il glucosio.

Passando la massa risultante attraverso una filiera - un piccolo recipiente realizzato in materiale durevole resistente al calore e alla corrosione con un fondo piatto, avente fino a diverse decine di migliaia di piccoli fori con un diametro compreso tra 0,04 e 1 mm - in un bagno di precipitazione con una soluzione di acido solforico si ottengono dei fili. Quando interagisce con l'acido solforico, l'alcali viene neutralizzato e la viscosa si decompone, scindendo il disolfuro di carbonio e formando fili lucidi di cellulosa alquanto alterati nella composizione. Questi fili sono in fibra di viscosa. L'essenza del processo per ottenere la fibra di viscosa è che prima la cellulosa insolubile per la formazione delle fibre viene trasferita in uno stato solubile. Quindi viene nuovamente trasferito in uno stato insolubile.

La composizione della cellulosa di varia origine contiene gruppi funzionali come aldeide, carbossile, idrossile. La lignina contiene anche una quantità significativa di gruppi funzionali, principalmente meta-xile e idrossile, una certa quantità di gruppi carbonilici e doppi legami. A causa delle peculiarità della struttura e della composizione, le fibre di cellulosa hanno moduli di trazione elevati e resistenza significativa insieme a flessibilità sufficiente dovuta alla forma nastriforme delle fibre. Le fibre di legno tenero (conifere) e di legno duro (legno duro) mostrano una flessibilità diversa a causa dello stesso spessore.

Il grado di estrazione è il rapporto tra la massa della cellulosa alcalina pressata e la massa della cellulosa originale. Di norma, la cellulosa alcalina viene pressata fino a triplicare il peso rispetto alla massa della cellulosa originale, che corrisponde al contenuto in essa di 29 - 31% a-cellulosa, 16 - 17% NaOH e 54 - 57% acqua . Con questa composizione di cellulosa, circa il 7 - 8% di NaOH (in peso della cellulosa alcalina) è associato alla cellulosa sotto forma di composto chimico o molecolare e circa il 9% viene assorbito.

La cellulosa è un polisaccaride costituito dalle unità elementari dell'anidro D -glucosio e rappresenta poli-1,4-β-D -glucopiranosile- D -glucopiranosio. La macromolecola di cellulosa, insieme alle unità di anidroglucosio, può contenere residui di altri monosaccaridi (esosi e pentosi), nonché acidi uronici (vedi Fig.). La natura e la quantità di tali residui sono determinate dalle condizioni della sintesi biochimica.

La cellulosa è il componente principale delle pareti cellulari delle piante superiori. Insieme alle sostanze che lo accompagnano, svolge il ruolo di struttura che trasporta il principale carico meccanico. La cellulosa si trova principalmente nei peli dei semi di alcune piante, ad esempio cotone (97-98% cellulosa), legno (40-50% sulla base della sostanza secca), fibre liberiane, strati interni della corteccia vegetale (lino e ramiè - 80-90% , iuta - 75% e altri), steli di piante annuali (30-40%), ad esempio canne, mais, cereali, girasoli.

L'isolamento della cellulosa dai materiali naturali si basa sull'azione di reagenti che distruggono o dissolvono i componenti non cellulosici. La natura del trattamento dipende dalla composizione e dalla struttura del materiale vegetale. Per la fibra di cotone (impurità non cellulosiche - 2,0-2,5% di sostanze contenenti azoto; circa 1% di pentosani e sostanze pectiniche; 0,3-1,0% di grassi e cere; 0,1-0,2% di sali minerali) utilizzare metodi di estrazione relativamente delicati.

La lanugine di cotone viene sottoposta a un parco (3-6 ore, 3-10 atmosfere) con una soluzione di idrossido di sodio all'1,5-3%, seguita da lavaggio e candeggio con vari agenti ossidanti: biossido di cloro, ipoclorito di sodio, perossido di idrogeno. Nella soluzione passano alcuni polisaccaridi a basso peso molare (pentosani, in parte esosani), acidi uronici, alcuni grassi e cere. Contenutoα -cellulosa (frazione insolubile in soluzione al 17,5%). N aOH a 20° per 1 ora) può essere aumentata al 99,8-99,9%. A seguito della parziale distruzione della struttura morfologica della fibra durante la cottura, aumenta la reattività della cellulosa (caratteristica che determina la solubilità degli eteri ottenuti durante la successiva lavorazione chimica della cellulosa e la filtrabilità delle soluzioni di filatura di questi esteri) .

Per isolare la cellulosa da legno contenente 40-55% cellulosa, 5-10% altri esosani, 10-20% pentosani, 20-30% lignina, 2-5% resine e una serie di altre impurità e avente una struttura morfologica complessa, altro condizioni di lavorazione rigide; molto spesso viene utilizzata la pasta di trucioli di legno con solfito o solfato.

Durante la spappolatura al solfito, il legno viene trattato con una soluzione contenente il 3-6% di sostanza libera SO2 e circa il 2% di SO2 legati come bisolfito di calcio, magnesio, sodio o ammonio. La cottura viene effettuata sotto pressione a 135-150° per 4-12 ore; le soluzioni di cottura durante la spappolatura acida con bisolfito hanno un pH compreso tra 1,5 e 2,5. Durante la spappolatura con solfito si verifica la solfonazione della lignina, seguita dalla sua transizione in soluzione. Allo stesso tempo, parte delle emicellulose viene idrolizzata, gli oligo- e monosaccaridi risultanti, nonché parte delle sostanze resinose, vengono sciolti nel liquido di cottura. Quando si utilizza la cellulosa (cellulosa solfitata) isolata con questo metodo per la lavorazione chimica (principalmente nella produzione di fibra di viscosa), la cellulosa viene sottoposta a raffinazione, il cui compito principale è aumentare la purezza chimica e l'uniformità della cellulosa (rimozione di lignina, emicellulosa, riduzione del contenuto di ceneri e di catrame, modifica delle proprietà chimico-fisiche dei colloidi). I metodi di raffinazione più comuni sono il trattamento della pasta sbiancata con una soluzione al 4-10%. N aOH a 20° (raffinazione a freddo) o soluzione all'1%. NaOH a 95-100° (raffinazione a caldo). La pasta al solfito migliorata per la lavorazione chimica ha i seguenti indicatori: 95-98%α - cellulosa; 0,15-0,25% di lignina; 1,8-4,0% pentosani; 0,07-0,14% resina; 0,06-0,13% di ceneri. La pasta al solfito viene utilizzata anche per la produzione di carta e cartone di alta qualità.

I trucioli di legno possono anche essere bolliti con 4- Soluzione al 6% di N aOH (polpa di soda) o sua miscela con solfuro di sodio (polpa di solfato) a 170-175° sotto pressione per 5-6 ore. In questo caso si verifica la dissoluzione della lignina, la transizione in soluzione e l'idrolisi di una parte delle emicellulose (principalmente esosani) e ulteriori trasformazioni degli zuccheri risultanti in idrossiacidi organici (lattico, saccarico e altri) e acidi (formici). La resina e gli acidi grassi superiori passano gradualmente nel liquido di cottura sotto forma di sali di sodio (i cosiddetti"sapone al solfato"). La pasta alcalina è applicabile alla lavorazione sia dell'abete rosso che del pino e del legno duro. Quando si utilizza la cellulosa (solfato di cellulosa) isolata con questo metodo per la lavorazione chimica, il legno viene sottoposto a preidrolisi (trattamento con acido solforico diluito a temperatura elevata) prima della cottura. La pasta di solfato di preidrolisi utilizzata per la lavorazione chimica, dopo raffinazione e sbiancamento, ha la seguente composizione media (%):α -cellulosa - 94,5-96,9; pentosani 2-2, 5; resine e grassi - 0,01-0,06; cenere - 0,02-0,06 La cellulosa solfatata viene utilizzata anche per la produzione di carta da sacco e da imballaggio, corde di carta, carte tecniche (bobina, smeriglio, condensatore), carta da scrittura, da stampa e carta durevole sbiancata (da disegno, cartografica, per documenti).

La pasta al solfato viene utilizzata per ottenere pasta ad alta resa utilizzata per la produzione di cartone ondulato e carta da sacco (la resa in pasta di legno in questo caso è del 50-60% vs.~ 35% per preidrolisi della cellulosa solfatata per trattamenti chimici). La polpa ad alto rendimento contiene quantità significative di lignina (12-18%) e mantiene la forma dei trucioli. Pertanto, dopo la cottura, viene sottoposto a macinazione meccanica. La cottura con soda e solfato può essere utilizzata anche nella separazione della cellulosa dalla paglia contenente grandi quantità di SiO2 rimosso dall'azione degli alcali.

Dal legno duro e dalle piante annuali, la cellulosa viene anche isolata mediante spappolamento idrotropico - lavorazione di materie prime con soluzioni concentrate (40-50%) di sali di metalli alcalini e acidi aromatici carbossilici e solfonici (ad esempio acidi benzoico, cimene e xilensolfonico) a 150-180° per 5-10 ore. Altri metodi per isolare la cellulosa (acido nitrico, cloro-alcali e altri) non sono ampiamente utilizzati.

Per determinare il peso molare della cellulosa, viene solitamente utilizzato il viscometrico [per la viscosità delle soluzioni di cellulosa in una soluzione di rame-ammoniaca, in soluzioni di basi di ammonio quaternario, cadmio etilendiammina idrossido (il cosiddetto cadossone), in una soluzione alcalina di un complesso sodio-ferro-tartarico e altri, o dalla viscosità degli eteri di cellulosa - principalmente acetati e nitrati ottenuti in condizioni che ne impediscono la distruzione] e dai metodi osmotici (per gli eteri di cellulosa). Il grado di polimerizzazione determinato con questi metodi è diverso per le diverse preparazioni di cellulosa: 10-12 mila per cellulosa di cotone e cellulosa di fibre liberiane; 2,5-3 mila per la pasta di legno (secondo la determinazione in un'ultracentrifuga) e 0,3-0,5 mila per la cellulosa di seta viscosa.

La cellulosa è caratterizzata da una significativa polidispersità in peso molare. La cellulosa viene frazionata mediante dissoluzione frazionata o precipitazione da una soluzione di rame-ammoniaca, da una soluzione in cuprietilendiammina, cadmiotilendiammina o in una soluzione alcalina di un complesso ferro-tartarico sodico, nonché mediante precipitazione frazionata da soluzioni di nitrati di cellulosa in acetone o etile acetato. Per la cellulosa di cotone, le fibre liberiane e la pasta di legno di specie di conifere sono caratteristiche le curve di distribuzione in peso molare con due massimi; le curve per la pasta di legno duro hanno un massimo.

La cellulosa ha una struttura supramolecolare complessa. Sulla base dei dati dei raggi X, della diffrazione elettronica e degli studi spettroscopici, è generalmente accettato che la cellulosa appartenga ai polimeri cristallini. La cellulosa presenta una serie di modifiche strutturali, le principali delle quali sono la cellulosa naturale e la cellulosa idrata. La cellulosa naturale viene convertita in cellulosa idrata dopo dissoluzione e successiva precipitazione dalla soluzione, sotto l'azione di soluzioni alcaline concentrate e successiva decomposizione della cellulosa alcalina e altre. La transizione inversa può essere effettuata riscaldando la cellulosa idratata in un solvente che ne provoca il forte rigonfiamento (glicerina, acqua). Entrambe le modifiche strutturali hanno diversi schemi di raggi X e differiscono notevolmente in reattività, solubilità (non solo della cellulosa stessa, ma anche dei suoi eteri), capacità di adsorbimento e altri. Le preparazioni di cellulosa idrata hanno una maggiore igroscopicità e tingibilità, nonché un tasso di idrolisi più elevato.

La presenza di legami acetalici (glucosidici) tra le unità elementari nella macromolecola di cellulosa provoca la sua bassa resistenza all'azione degli acidi, in presenza dei quali avviene l'idrolisi della cellulosa (vedi Fig.). La velocità del processo dipende da una serie di fattori, di cui il fattore decisivo, soprattutto quando si effettua la reazione in un mezzo eterogeneo, è la struttura dei preparati, che determina l'intensità dell'interazione intermolecolare. Nella fase iniziale dell'idrolisi, la velocità può essere più elevata, il che è associato alla possibilità dell'esistenza nella macromolecola di un piccolo numero di legami che sono meno resistenti all'azione dei reagenti idrolizzanti rispetto ai tradizionali legami glucosidici. I prodotti dell'idrolisi parziale della cellulosa sono chiamati idrocellulosa.

Come risultato dell'idrolisi, le proprietà del materiale cellulosico cambiano in modo significativo: la resistenza meccanica delle fibre diminuisce (a causa di una diminuzione del grado di polimerizzazione), aumenta il contenuto di gruppi aldeidici e la solubilità negli alcali. L'idrolisi parziale non modifica la resistenza del preparato cellulosico ai trattamenti alcalini. Il prodotto dell'idrolisi completa della cellulosa è il glucosio. I metodi industriali per l'idrolisi di materiali vegetali contenenti cellulosa consistono nella lavorazione con soluzioni diluite HCl e H2SO4 (0,2-0,3%) a 150-180°; la resa degli zuccheri durante l'idrolisi graduale arriva fino al 50%.

Per natura chimica, la cellulosa è un alcol poliatomico. A causa della presenza di gruppi idrossilici nell'unità elementare della macromolecola, la cellulosa reagisce con metalli e basi alcalini. Quando la cellulosa essiccata viene trattata con una soluzione di sodio metallico in ammoniaca liquida a meno 25-50 ° per 24 ore, si forma l'alcolato trisodico di cellulosa:

n+3nNa → n+1,5nH2.

Quando soluzioni concentrate di alcali agiscono sulla cellulosa, insieme a una reazione chimica, si verificano anche processi fisici e chimici: rigonfiamento della cellulosa e dissoluzione parziale delle sue frazioni a basso peso molecolare, trasformazioni strutturali. L'interazione dell'idrossido di metalli alcalini con la cellulosa può procedere secondo due schemi:

n + n NaOH ↔ n + nH 2 O

[C 6 H 7 O 2 (OH) 3] n + n NaOH ↔ n.

La reattività dei gruppi idrossilici primari e secondari della cellulosa in un mezzo alcalino è diversa. Le proprietà acide sono più pronunciate per i gruppi idrossilici situati al secondo atomo di carbonio dell'unità elementare della cellulosa, che fanno parte del gruppo glicole e sono inα -posizione al legame acetalico. La formazione dell'alcolato di cellulosa, a quanto pare, avviene proprio a causa di questi gruppi idrossilici, mentre l'interazione con i restanti gruppi OH forma un composto molecolare.

La composizione della cellulosa alcalina dipende dalle condizioni per la sua produzione: la concentrazione di alcali; temperatura, la natura del materiale cellulosico e altri. A causa della reversibilità della reazione di formazione della cellulosa alcalina, un aumento della concentrazione alcalina nella soluzione porta ad un aumento dellaγ (il numero di gruppi idrossilici sostituiti per 100 unità elementari di una macromolecola di cellulosa) di cellulosa alcalina, e una diminuzione della temperatura di mercerizzazione porta ad un aumentoγ cellulosa alcalina ottenuta dall'azione di soluzioni alcaline equiconcentrate, che si spiega con la differenza nei coefficienti di temperatura delle reazioni dirette e inverse. La diversa intensità di interazione con gli alcali dei diversi materiali cellulosici è apparentemente connessa alle caratteristiche della struttura fisica di questi materiali.

Una componente importante del processo di interazione della cellulosa con gli alcali è il rigonfiamento della cellulosa e la dissoluzione delle sue frazioni a basso peso molecolare. Questi processi facilitano la rimozione delle frazioni a basso peso molecolare (emicellulose) dalla cellulosa e la diffusione dei reagenti esterificanti nella fibra durante i successivi processi di esterificazione (ad esempio, xantogenazione). Con la diminuzione della temperatura, il grado di gonfiore aumenta in modo significativo. Ad esempio, a 18°, un aumento del diametro di una fibra di cotone sotto l'azione del 12% NaOH è del 10%, e a -10° raggiunge il 66%. Con un aumento della concentrazione di alcali si verifica prima un aumento e poi (oltre il 12%) una diminuzione del grado di rigonfiamento. Il massimo grado di rigonfiamento si osserva a quelle concentrazioni alcaline alle quali si verifica la comparsa del pattern radiografico della cellulosa alcalina. Queste concentrazioni sono diverse per i diversi materiali cellulosici: per il cotone 18% (a 25°C), per il ramiè 14-15%, per la pasta al solfito 9,5-10%. Interazione della cellulosa con soluzioni concentrate N L'AOH è ampiamente utilizzato nell'industria tessile, nella produzione di fibre artificiali ed eteri di cellulosa.

L'interazione della cellulosa con altri idrossidi di metalli alcalini procede in modo simile alla reazione con la soda caustica. La radiografia della cellulosa alcalina appare quando i preparati di cellulosa naturale vengono esposti a soluzioni approssimativamente equimolari (3,5-4,0 mol/l) di idrossidi di metalli alcalini. Basi organiche forti - alcuni idrossidi di tetraalchil (aril) ammonio, apparentemente formano composti molecolari con la cellulosa.

Un posto speciale nella serie di reazioni della cellulosa con le basi è occupato dalla sua interazione con la cupriamina idrato [ Cu(NH3)4] (OH)2 , così come con una serie di altri composti complessi di rame, nichel, cadmio, zinco - cuprietilendiammina [ Cu(en)2] (OH)2 (en - molecola di etilendiammina), niossano [ Ni (NH 3 ) 6 ] (OH) 2 , nioxene [ Ni (en ) 3 ] (OH) 2 , cadossene [ Cd (en ) 3 ] (OH ) 2 e altri. La cellulosa si dissolve in questi prodotti. La precipitazione della cellulosa da una soluzione di rame-ammoniaca viene effettuata sotto l'azione di soluzioni acquose, alcaline o acide.

Sotto l'azione degli agenti ossidanti, si verifica l'ossidazione parziale della cellulosa, un processo utilizzato con successo nella tecnologia (sbiancamento di tessuti di cellulosa e cotone, pre-maturazione della cellulosa alcalina). L'ossidazione della cellulosa è un processo secondario nella raffinazione della cellulosa, nella preparazione di una soluzione di filatura di rame-ammoniaca e nel funzionamento di prodotti realizzati con materiali di cellulosa. I prodotti dell'ossidazione parziale della cellulosa sono chiamati idrossicellulose. A seconda della natura dell'agente ossidante, l'ossidazione della cellulosa può essere selettiva o non selettiva. Gli agenti ossidanti più selettivi includono l'acido iodico e i suoi sali, che ossidano il gruppo glicolico dell'unità elementare della cellulosa con una rottura dell'anello piranico (formazione di dialdeide cellulosa) (vedi Fig.). Sotto l'azione dell'acido iodico e dei periodati, viene ossidato anche un piccolo numero di gruppi idrossilici primari (in carbossile o aldeide). La cellulosa viene ossidata in modo simile sotto l'azione del tetraacetato di piombo in solventi organici (acido acetico, cloroformio).

In termini di resistenza agli acidi, la cellulosa dialdeide differisce poco dalla cellulosa originale, ma è molto meno resistente agli alcali e persino all'acqua, che è il risultato dell'idrolisi del legame emiacetale in un mezzo alcalino. Ossidazione dei gruppi aldeidici in gruppi carbossilici mediante l'azione del clorito di sodio (formazione di dicarbossicellulosa), nonché la loro riduzione a gruppi idrossilici (formazione dei cosiddetti"disorientare" - cellulosa) stabilizzano la cellulosa ossidata all’azione dei reagenti alcalini. La solubilità dei nitrati e degli acetati della dialdeide di cellulosa, anche con basso grado di ossidazione (γ = 6-10) è significativamente inferiore alla solubilità dei corrispondenti eteri di cellulosa, apparentemente a causa della formazione di legami emiacetalici intermolecolari durante l'esterificazione. Sotto l'azione del biossido di azoto sulla cellulosa, i gruppi idrossilici primari vengono prevalentemente ossidati in gruppi carbossilici (formazione di monocarbossicellulosa) (vedi Fig.). La reazione procede secondo un meccanismo radicalico con formazione intermedia di esteri di nitrito di cellulosa e successive trasformazioni ossidative di questi eteri. Fino al 15% del contenuto totale di gruppi carbossilici sono non uronici (i gruppi COOH si formano sul secondo e terzo atomo di carbonio). Allo stesso tempo, i gruppi idrossilici su questi atomi vengono ossidati in gruppi chetonici (fino al 15-20% del numero totale di gruppi idrossilici ossidati). La formazione di gruppi chetonici è apparentemente la ragione della resistenza estremamente bassa della monocarbossicellulosa all'azione degli alcali e persino dell'acqua a temperature elevate.

Con un contenuto del 10-13% di gruppi COOH, la cellulosa monocarbossilica si dissolve in una soluzione diluita NaOH soluzioni di ammoniaca, piridina con formazione dei corrispondenti sali. La sua acetilazione procede più lentamente della cellulosa; gli acetati non sono completamente solubili nel cloruro di metilene. I nitrati monocarbossicellulosici non si sciolgono nell'acetone anche con un contenuto di azoto fino al 13,5%. Queste caratteristiche delle proprietà degli esteri monocarbossicellulosici sono associate alla formazione di legami eterei intermolecolari durante l'interazione dei gruppi carbossilici e idrossilici. La cellulosa monocarbossilica viene utilizzata come agente emostatico, come scambiatore cationico per la separazione di sostanze biologicamente attive (ormoni). Mediante ossidazione combinata della cellulosa con periodato, e poi con clorito e biossido di azoto, sono state sintetizzate preparazioni della cosiddetta cellulosa tricarbossilica contenente fino al 50,8% di gruppi COOH.

La direzione dell'ossidazione della cellulosa sotto l'azione di agenti ossidanti non selettivi (biossido di cloro, sali di acido ipocloroso, perossido di idrogeno, ossigeno in un mezzo alcalino) dipende in gran parte dalla natura del mezzo. Nei mezzi acidi e neutri, sotto l'azione dell'ipoclorito e del perossido di idrogeno, si formano prodotti di tipo riducente, apparentemente come risultato dell'ossidazione dei gruppi idrossilici primari in aldeide e di uno dei gruppi OH secondari in un gruppo cheto (perossido di idrogeno ossida anche i gruppi glicolici con una rottura dell'anello piranico). Durante l'ossidazione con ipoclorito in un mezzo alcalino, i gruppi aldeidici si trasformano gradualmente in gruppi carbossilici, per cui il prodotto dell'ossidazione ha un carattere acido. Il trattamento con ipoclorito è uno dei metodi di sbiancamento della polpa più comunemente utilizzati. Per ottenere una polpa di alta qualità con un elevato grado di bianco, viene sbiancata con biossido di cloro o clorito in un ambiente acido o alcalino. In questo caso, la lignina viene ossidata, i coloranti vengono distrutti e i gruppi aldeidici nella macromolecola di cellulosa vengono ossidati a carbossilici; i gruppi idrossilici non sono ossidati. L'ossidazione da parte dell'ossigeno atmosferico in un mezzo alcalino, procedendo secondo un meccanismo radicale e accompagnata da una significativa distruzione della cellulosa, porta all'accumulo di gruppi carbonilici e carbossilici nella macromolecola (prematurazione della cellulosa alcalina).

La presenza di gruppi idrossilici nell'unità elementare della macromolecola di cellulosa consente il passaggio a classi importanti di derivati ​​della cellulosa come eteri ed esteri. Grazie alle loro preziose proprietà, questi composti vengono utilizzati in vari rami della tecnologia: nella produzione di fibre e pellicole (acetati, nitrati di cellulosa), materie plastiche (acetati, nitrati, eteri etilici, benzilici), vernici e rivestimenti isolanti elettrici, come sospensioni stabilizzanti e addensanti nell'industria petrolifera e tessile (carbossimetilcellulosa a bassa sostituzione).

Le fibre a base di cellulosa (naturali e artificiali) sono un materiale tessile a tutti gli effetti con un complesso di proprietà preziose (elevata resistenza e igroscopicità, buona tingibilità. Gli svantaggi delle fibre di cellulosa sono la combustibilità, l'elasticità non sufficientemente elevata, la facile distruzione sotto l'azione di microrganismi , ecc. La tendenza al cambiamento diretto (modifica) dei materiali di cellulosa ha causato l'emergere di una serie di nuovi derivati ​​della cellulosa e, in alcuni casi, di nuove classi di derivati ​​della cellulosa.

La modifica delle proprietà e la sintesi di nuovi derivati ​​della cellulosa vengono effettuate utilizzando due gruppi di metodi:

1) esterificazione, O-alchilazione o conversione dei gruppi idrossilici dell'unità elementare in altri gruppi funzionali (ossidazione, sostituzione nucleofila utilizzando alcuni eteri di cellulosa - nitrati, eteri con N -acido toluene e metansolfonico);

2) copolimerizzazione ad innesto o interazione della cellulosa con composti polifunzionali (trasformazione della cellulosa in un polimero ramificato o reticolato, rispettivamente).

Uno dei metodi più comuni per la sintesi di vari derivati ​​della cellulosa è la sostituzione nucleofila. In questo caso, i materiali di partenza sono eteri di cellulosa con alcuni acidi forti (acido toluene e metansolfonico, acidi nitrico e fenilfosforico), nonché derivati ​​alogenuro desossi della cellulosa. I derivati ​​​​della cellulosa in cui i gruppi idrossilici sono sostituiti da alogeni (cloro, fluoro, iodio), rodanico, nitrile e altri gruppi sono stati sintetizzati utilizzando la reazione di sostituzione nucleofila; sono stati sintetizzati preparati di deossicellulosa contenenti eterocicli (piridina e piperidina), eteri di cellulosa con fenoli e naftoli, un certo numero di esteri di cellulosa (con acidi carbossilici superiori,α - aminoacidi , acidi insaturi). La reazione intramolecolare di sostituzione nucleofila (saponificazione degli esteri tosilici della cellulosa) porta alla formazione di polisaccaridi misti contenenti 2, 3– e 3, 6-anidrocicli.

La sintesi di copolimeri a innesto di cellulosa è della massima importanza pratica per la creazione di materiali cellulosici con nuove proprietà tecnicamente preziose. I metodi più comuni per la sintesi di copolimeri a innesto di cellulosa comprendono l'uso di una reazione di trasferimento di catena sulla cellulosa, la copolimerizzazione chimico-radiante e l'uso di sistemi redox in cui la cellulosa svolge il ruolo di agente riducente. In quest'ultimo caso, la formazione di un macroradicale può verificarsi a causa dell'ossidazione sia di gruppi idrossilici della cellulosa (ossidazione con sali di cerio), sia di gruppi funzionali appositamente introdotti nella macromolecola - aldeide, gruppi amminici (ossidazione con sali di vanadio, manganese ), ovvero la decomposizione di un diazo composto formatosi durante la diazotazione dei gruppi amminici aromatici introdotti nella cellulosa. La sintesi di copolimeri ad innesto di cellulosa può in alcuni casi essere effettuata senza la formazione di un omopolimero, il che riduce il consumo del monomero. I copolimeri ad innesto di cellulosa ottenuti in normali condizioni di copolimerizzazione sono costituiti da una miscela della cellulosa originale (o del suo etere innestato) e del copolimero ad innesto (40-60%). Il grado di polimerizzazione delle catene innestate varia a seconda del metodo di iniziazione e della natura del componente innestato da 300 a 28.000.

Il cambiamento nelle proprietà come risultato della copolimerizzazione ad innesto è determinato dalla natura del monomero innestato. L'innesto di stirene, acrilammide, acrilonitrile porta ad un aumento della resistenza a secco della fibra di cotone. L'innesto di polistirolo, polimetilmetacrilato e polibutilacrilato permette di ottenere materiali idrofobi. I copolimeri ad innesto di cellulosa con polimeri a catena flessibile (polimetilacrilato) con un contenuto sufficientemente elevato del componente ad innesto sono termoplastici. I copolimeri ad innesto di cellulosa con polielettroliti (acido poliacrilico, polimetilvinilpiridina) possono essere utilizzati come tessuti, fibre, film a scambio ionico.

Uno degli svantaggi delle fibre di cellulosa è la bassa elasticità e, di conseguenza, uno scarso mantenimento della forma dei prodotti e una maggiore formazione di pieghe. L'eliminazione di questo svantaggio si ottiene mediante la formazione di legami intermolecolari durante il trattamento dei tessuti con composti polifunzionali (dimetilol urea, dimetilol cicloetilene urea, trimetilol melamina, dimetilol triazone, vari diepossidi, acetali) che reagiscono con i gruppi OH della cellulosa. Insieme alla formazione di legami chimici tra le macromolecole di cellulosa, la polimerizzazione dell'agente reticolante avviene con la formazione di polimeri lineari e spaziali. I tessuti in fibre di cellulosa vengono impregnati con una soluzione contenente un agente reticolante e un catalizzatore, strizzati, essiccati a bassa temperatura e sottoposti a trattamento termico a 120-160° per 3-5 minuti. Quando si lavora la cellulosa con reagenti di reticolazione polifunzionali, il processo procede principalmente nelle regioni amorfe della fibra. Per ottenere lo stesso effetto di antipiega, il consumo di un agente reticolante nella lavorazione delle fibre di viscosa deve essere significativamente più elevato che nella lavorazione della fibra di cotone, a cui sembra essere associato un grado di cristallinità più elevato di quest'ultima.

La cellulosa è un polimero naturale del glucosio (cioè residui di beta-glucosio) di origine vegetale con una struttura molecolare lineare. In un altro modo, la cellulosa è anche chiamata fibra. Questo polimero contiene più del cinquanta per cento del carbonio presente nelle piante. La cellulosa è al primo posto tra i composti di origine organica presenti sul nostro pianeta.

La cellulosa pura è costituita da fibre di cotone (fino al novantotto%) o fibre di lino (fino all'ottantacinque%). Il legno contiene fino al cinquanta per cento di cellulosa, la paglia ne contiene il trenta per cento. Molto e nella canapa.

La cellulosa è bianca. L'acido solforico lo rende blu e lo iodio lo rende marrone. La cellulosa è dura e fibrosa, insapore e inodore, non si decompone alla temperatura di duecento gradi Celsius, ma si accende a una temperatura di duecentosettantacinque gradi Celsius (cioè è una sostanza combustibile), e quando riscaldato a trecentosessanta gradi Celsius, carbonizza. Non può essere sciolto in acqua, ma può essere sciolto in una soluzione di ammoniaca con idrossido di rame. La fibra è un materiale molto resistente ed elastico.

Il valore della cellulosa per gli organismi viventi

La cellulosa si riferisce ai carboidrati polisaccaridi.

In un organismo vivente, le funzioni dei carboidrati sono le seguenti:

1. La funzione di struttura e supporto, poiché i carboidrati sono coinvolti nella costruzione di strutture di supporto e la cellulosa è il componente principale della struttura delle pareti cellulari delle piante.
2. Funzione protettiva caratteristica delle piante (spine o spine). Tali formazioni sulle piante sono costituite dalle pareti delle cellule vegetali morte.
3. Funzione plastica (un altro nome per funzione anabolica), poiché i carboidrati sono componenti di strutture molecolari complesse.
4. La funzione di fornire energia, poiché i carboidrati sono una fonte di energia per gli organismi viventi.
5. Funzione di immagazzinamento, poiché gli organismi viventi immagazzinano i carboidrati nei loro tessuti come nutrienti.
6. Funzione osmotica, poiché i carboidrati sono coinvolti nella regolazione della pressione osmotica all'interno di un organismo vivente (ad esempio, il sangue contiene da cento milligrammi a centodieci milligrammi di glucosio e la pressione osmotica del sangue dipende dalla concentrazione di questo carboidrato nel sangue ). Il trasporto osmotico fornisce nutrienti ai tronchi degli alberi ad alto fusto, poiché in questo caso il trasporto capillare è inefficiente.
7. La funzione dei recettori, poiché alcuni carboidrati fanno parte della parte ricettiva dei recettori cellulari (molecole sulla superficie cellulare o molecole disciolte nel citoplasma cellulare). Il recettore risponde in modo particolare alla connessione con una determinata molecola chimica che trasmette un segnale esterno e trasmette questo segnale alla cellula stessa.

Il ruolo biologico della cellulosa è il seguente:

1. La fibra è la principale parte strutturale della membrana cellulare delle piante. Formato come risultato della fotosintesi. La cellulosa vegetale è il cibo degli animali erbivori (ad esempio i ruminanti), nel loro corpo la fibra viene scomposta dall'enzima cellulasi. È piuttosto raro, quindi nella sua forma pura la cellulosa non viene utilizzata nell'alimentazione umana.
2. La fibra nel cibo dà a una persona una sensazione di sazietà e migliora la mobilità (peristalsi) del suo intestino. La cellulosa è in grado di legare liquidi (fino a zero virgola quattro decimi di grammo di liquido per grammo di cellulosa). Viene metabolizzato nell'intestino crasso dai batteri. La fibra viene saldata senza la partecipazione dell'ossigeno (esiste un solo processo anaerobico nel corpo). Il risultato della digestione è la formazione di gas intestinali e acidi grassi volanti. La maggior parte di questi acidi vengono assorbiti dal sangue e utilizzati come energia per il corpo. Sia la quantità di acidi che non vengono assorbiti, sia i gas intestinali aumentano il volume delle feci e accelerano il suo ingresso nel retto. Inoltre, l'energia di questi acidi viene utilizzata per aumentare la quantità di microflora benefica nell'intestino crasso e sostenerne la vita lì. Quando aumenta la quantità di fibre alimentari negli alimenti, aumenta la quantità di batteri intestinali benefici e migliora la sintesi delle sostanze vitaminiche.
3. Se si aggiungono al cibo da trenta a quarantacinque grammi di crusca (contenente fibre) di grano, la massa delle feci aumenta da settantanove grammi a duecentoventotto grammi al giorno e la durata del loro movimento si riduce da da cinquantotto ore a quaranta ore. Quando le fibre vengono aggiunte regolarmente al cibo, le feci diventano più morbide, il che aiuta a prevenire la stitichezza e le emorroidi.
4. Quando ci sono molte fibre negli alimenti (ad esempio la crusca), il corpo sia di una persona sana che di un paziente con diabete di tipo 1 diventa più resistente al glucosio.
5. La fibra, come una spazzola, rimuove i depositi sporchi dalle pareti intestinali, assorbe le sostanze tossiche, assorbe il colesterolo e rimuove tutto questo dal corpo in modo naturale. I medici sono giunti alla conclusione che le persone che mangiano pane di segale e crusca hanno meno probabilità di soffrire di cancro del retto.

La maggior parte delle fibre si trova nella crusca di frumento e segale, nel pane di farina macinata grossolanamente, nel pane di proteine ​​e crusca, nella frutta secca, nelle carote, nei cereali e nelle barbabietole.

Applicazioni della cellulosa

Le persone usano la cellulosa da molto tempo. Innanzitutto, il materiale in legno veniva utilizzato come combustibile e tavole per la costruzione. Quindi le fibre di cotone, lino e canapa venivano utilizzate per realizzare vari tessuti. Per la prima volta nell'industria, il trattamento chimico del materiale in legno iniziò ad essere praticato a causa dello sviluppo della produzione di prodotti di carta.

Attualmente la cellulosa viene utilizzata in diversi campi industriali. Ed è per esigenze industriali che si ottiene principalmente da materie prime legnose. La cellulosa viene utilizzata nella produzione di prodotti in pasta di legno e carta, nella produzione di vari tessuti, in medicina, nella produzione di vernici, nella produzione di vetro organico e in altre industrie.

Diamo uno sguardo più da vicino alla sua applicazione.

Dalla cellulosa e dai suoi eteri si ottiene la seta acetata, si ottengono fibre non naturali, una pellicola di acetato di cellulosa che non brucia. La polvere da sparo senza fumo è composta da pirossilina. La cellulosa viene utilizzata per realizzare una pellicola medica densa (collodio) e celluloide (plastica) per giocattoli, pellicole e pellicole fotografiche. Producono fili, corde, cotone idrofilo, vari tipi di cartone, materiale da costruzione per la costruzione navale e la costruzione di case. Ricevono anche glucosio (per scopi medici) e sport etilici. La cellulosa viene utilizzata sia come materia prima che come sostanza per la lavorazione chimica.

Per produrre la carta è necessario molto glucosio. La carta è un sottile strato fibroso di cellulosa che è stato collato e pressato su apposite attrezzature per ottenere una superficie del prodotto cartaceo sottile, densa e liscia (l'inchiostro non deve spargersi su di essa). Inizialmente per creare la carta veniva utilizzato solo materiale vegetale, dal quale venivano isolate meccanicamente le fibre necessarie (gambi di riso, cotone, stracci).

Ma la tipografia si sviluppò a un ritmo molto rapido, iniziarono a essere prodotti anche i giornali, quindi la carta prodotta in questo modo non era sufficiente. Le persone hanno scoperto che c'è molta fibra nel legno, quindi le materie prime del legno macinato hanno iniziato ad essere aggiunte alla massa vegetale da cui è stata prodotta la carta. Ma questa carta si strappava rapidamente e ingialliva in brevissimo tempo, soprattutto se esposta alla luce per lungo tempo.

Pertanto, hanno iniziato a sviluppare vari metodi per trattare il materiale legnoso con prodotti chimici, che consentono di isolare da esso la cellulosa purificata da varie impurità.

Per ottenere la cellulosa, i trucioli vengono fatti bollire a lungo in una soluzione di reagenti (acidi o alcalini), quindi il liquido risultante viene purificato. Ecco come viene prodotta la pura cellulosa.

L'acido solforoso è un reagente acido, viene utilizzato per la produzione di cellulosa dal legno con una piccola quantità di resina.

I reagenti alcalini includono:

1. i reagenti di soda assicurano la produzione di cellulosa da legni duri e annuali (tale cellulosa è piuttosto costosa);
2. reagenti solfati, di cui il solfato di sodio è il più comune (la base per la produzione di liquore bianco, ed è già utilizzato come reagente per la produzione di cellulosa da qualsiasi pianta).

Dopo tutte le fasi produttive, la carta passa alla realizzazione di imballaggi, libri e articoli di cancelleria.

Da tutto quanto sopra possiamo concludere che la cellulosa (fibra) ha un importante valore detergente e curativo per l'intestino umano e viene utilizzata anche in molti settori industriali.

Cellulosa- uno dei polisaccaridi naturali più comuni, il componente principale e il principale materiale strutturale delle pareti cellulari delle piante. Contenuto di cellulosa nelle fibre di semi di cotone 95-99,5%, nelle fibre liberiane (lino, iuta, ramiè) 60-85%, nei tessuti legnosi (a seconda della specie dell'albero, della sua età, delle condizioni di crescita) 30-55%, nelle foglie verdi , erba, piante inferiori 10-25%. Quasi in uno stato individuale, la cellulosa si trova nei batteri del genere Acetobatteri. Compagni di cellulosa nelle pareti cellulari della maggior parte delle piante sono altri polisaccaridi strutturali che differiscono nella struttura e sono chiamati emicellulose- xilano, mannano, galattano, arabano, ecc. (vedere la sezione "Emicellulose"), nonché sostanze di natura non carboidratica (lignina - un polimero spaziale di struttura aromatica, biossido di silicio, sostanze resinose, ecc.) .

La cellulosa determina la resistenza meccanica della membrana cellulare e del tessuto vegetale nel suo insieme. La distribuzione e l'orientamento delle fibre di cellulosa rispetto all'asse della cellula vegetale nell'esempio del legno sono mostrati in Fig.1. Qui viene mostrata anche l'organizzazione submicrometrica della parete cellulare.

La parete di una cellula di legno matura, di regola, comprende gusci primari e secondari (Fig. 1). Quest'ultimo contiene tre strati: esterno, medio e interno.

Nella guaina primaria le fibre di cellulosa naturale sono disposte in modo casuale e formano una struttura a rete ( tessitura dispersa). Le fibre di cellulosa nella pelle secondaria sono orientate principalmente parallelamente tra loro, il che porta ad un'elevata resistenza alla trazione del materiale vegetale. Il grado di polimerizzazione e cristallinità della cellulosa nel guscio secondario è maggiore rispetto a quello primario.

A strati S 1 guscio secondario (Fig.1, 3 ) la direzione delle fibre di cellulosa è quasi perpendicolare all'asse della cellula, nello strato S 2 (fig.1, 4 ) formano un angolo acuto (5-30) con l'asse della cellula. Orientamento delle fibre in uno strato S 3 varia notevolmente e può differire anche nelle tracheidi adiacenti. Pertanto, nelle tracheidi di abete rosso, l'angolo tra l'orientamento predominante delle fibre di cellulosa e l'asse cellulare varia da 30 a 60, mentre nelle fibre della maggior parte dei legni duri è da 50 a 80. Tra gli strati R E S 1 , S 1 e S 2 , S 2 e S 3, si osservano regioni di transizione (lamelle) con un diverso microorientamento delle fibre rispetto agli strati principali del guscio secondario.

La cellulosa tecnica è un semilavorato fibroso ottenuto dalla pulitura delle fibre vegetali dalle componenti non cellulosiche. La cellulosa prende solitamente il nome dal tipo di materia prima ( legno, cotone), metodo di estrazione dal legno ( solfito, solfato), nonché su appuntamento ( viscosa, acetato, ecc.).

Ricevuta

1.Tecnologia della pasta di legno comprende le seguenti operazioni: rimozione della corteccia dal legno (scortecciatura); ottenere trucioli di legno; trucioli di cottura (nell'industria la cottura viene effettuata secondo il metodo al solfato o al solfito); ordinamento; sbiancamento; essiccazione; taglio.

metodo al solfito. Il legno di abete rosso viene trattato con una soluzione acquosa di bisolfito di calcio, magnesio, sodio o ammonio, quindi la temperatura viene aumentata a 105-110С entro 1,5-4 ore, bollita a questa temperatura per 1-2 ore. Quindi aumentare la temperatura a 135-150С e cuocere per 1-4 ore. In questo caso tutti i componenti non cellulosici del legno (principalmente lignina ed emicellulose) diventano solubili e rimane la cellulosa lignificata.

metodo del solfato. I trucioli di qualsiasi specie di legno (così come la canna) vengono trattati con liquore da cucina, che è una soluzione acquosa di idrossido di sodio e solfuro di sodio (NaOH + Na 2 S). Entro 2-3 ore alzare la temperatura a 165-180°С e cuocere a questa temperatura per 1-4 ore. Tradotti in uno stato solubile, i componenti non cellulosici vengono rimossi dalla miscela di reazione e rimane la cellulosa purificata dalle impurità.

2.Cellulosa di cotone ottenuto dalla garza di cotone. Tecnologia di produzione comprende la pulizia meccanica, la spappolatura alcalina (in soluzione acquosa di NaOH all'1-4% a una temperatura di 130-170С) e lo sbiancamento. Le micrografie elettroniche delle fibre di cellulosa di cotone sono mostrate in Fig.2.

3. cellulosa batterica sintetizzato dai batteri del genere Acetobatteri. La cellulosa batterica risultante ha un peso molecolare elevato e una distribuzione ristretta del peso molecolare.

La ristretta distribuzione del peso molecolare è spiegata come segue. Poiché i carboidrati entrano nella cellula batterica in modo uniforme, la lunghezza media delle fibre di cellulosa risultanti aumenta proporzionalmente nel tempo. In questo caso non si verifica un notevole aumento delle dimensioni trasversali delle microfibre (microfibrille). Il tasso di crescita medio delle fibre di cellulosa batterica è di ~0,1 µm/min, che corrisponde alla polimerizzazione di 10 7 -10 8 residui di glucosio all'ora per cellula batterica. Di conseguenza, in media, in ciascuna cellula batterica, 10 3 legami di glucocopiranosio al secondo si uniscono alle estremità in crescita delle fibre di cellulosa insolubili.

Le microfibre di cellulosa batterica crescono da entrambe le estremità della fibrilla verso entrambe le estremità alla stessa velocità. Le catene macromolecolari all'interno delle microfibrille sono antiparallele. Per altri tipi di cellulosa tali dati non sono stati ottenuti. Una micrografia elettronica delle fibre di cellulosa batterica è mostrata in Fig.3. Si può vedere che le fibre hanno approssimativamente la stessa lunghezza e area della sezione trasversale.