Определение целлюлоза: Целлюлоза — урок. Химия, 9 класс.

ЦЕЛЛЮЛОЗА | это… Что такое ЦЕЛЛЮЛОЗА?

ТолкованиеПеревод

ЦЕЛЛЮЛОЗА

клетчатка, главный строительный материал растительного мира, образующий клеточные стенки деревьев и других высших растений. Самая чистая природная форма целлюлозы — волоски семян хлопчатника.
Очистка и выделение. В настоящее время промышленное значение имеют лишь два источника целлюлозы — хлопок и древесная масса. Хлопок представляет собой почти чистую целлюлозу и не требует сложной обработки, чтобы стать исходным материалом для изготовления искусственного волокна и неволокнистых пластиков. После того как от хлопкового семени отделены длинные волокна, используемые для изготовления хлопчатобумажных тканей, остаются короткие волоски, или «линт» (хлопковый пух), длиной 10-15 мм. Линт отделяют от семени, в течение 2-6 ч нагревают под давлением с 2,5-3%-м раствором гидроксида натрия, затем промывают, отбеливают хлором, снова промывают и сушат. Полученный продукт представляет собой целлюлозу чистоты 99%. Выход равен 80% (масс.) линта, а остальное приходится на лигнин, жиры, воски, пектаты и шелуху семян. Древесную массу делают обычно из древесины деревьев хвойных пород. Она содержит 50-60% целлюлозы, 25-35% лигнина и 10-15% гемицеллюлоз и нецеллюлозных углеводородов. В сульфитном процессе древесную щепу варят под давлением (около 0,5 МПа) при 140° C с диоксидом серы и бисульфитом кальция. При этом лигнины и углеводороды переходят в раствор и остается целлюлоза. После промывки и отбеливания очищенная масса отливается в рыхлую бумагу, похожую на промокательную, и сушится. Такая масса на 88-97% состоит из целлюлозы и вполне пригодна для химической переработки в вискозное волокно и целлофан, а также в производные целлюлозы — сложные и простые эфиры. Процесс регенерации целлюлозы из раствора при добавлении кислоты в ее концентрированный медноаммиачный (т.е. содержащий сульфат меди и гидроксид аммония) водный раствор был описан англичанином Дж.

Мерсером около 1844. Но первое промышленное применение этого метода, положившее начало промышленности медно-аммиачного волокна, приписывается Е. Швейцеру (1857), а дальнейшее его развитие — заслуга М. Крамера и И. Шлоссбергера (1858). И только в 1892 Кросс, Бевин и Бидл в Англии изобрели процесс получения вискозного волокна: вязкий (откуда название вискоза) водный раствор целлюлозы получался после обработки целлюлозы сначала крепким раствором едкого натра, что давало «натронную целлюлозу», а затем — дисульфидом углерода (CS2), в результате чего получался растворимый ксантогенат целлюлозы. При выдавливании струйки этого «прядильного» раствора через фильеру с малым круглым отверстием в кислотную ванну целлюлоза регенерировалась в форме вискозного волокна. При выдавливании раствора в такую же ванну через фильеру с узкой щелью получалась пленка, названная целлофаном. Ж. Бранденбергер, занимавшийся во Франции этой технологией с 1908 по 1912, первым запатентовал непрерывный процесс изготовления целлофана.
Химическая структура. Несмотря на широкое промышленное применение целлюлозы и ее производных, принятая в настоящее время химическая структурная формула целлюлозы была предложена (У.Хоуорсом) лишь в 1934. Правда, с 1913 была известна ее эмпирическая формула C6h20O5, определенная по данным количественного анализа хорошо промытых и высушенных образцов: 44,4% C, 6,2% H и 49,4% O. Благодаря работам Г.Штаудингера и К.Фройденберга было известно также, что это длинноцепная полимерная молекула, состоящая из показанных на рис. 1 повторяющихся глюкозидных остатков. Каждое звено имеет три гидроксильные группы — одну первичную (- Ch3ЧOH) и две вторичные (>CHЧOH). К 1920 Э.Фишер установил структуру простых сахаров, и в том же самом году рентгенографические исследования целлюлозы впервые показали четкую дифракционную картину ее волокон. Рентгенограмма волокна хлопка указывает на четко выраженную кристаллическую ориентацию, но волокно льна еще более упорядочено. При регенерации целлюлозы в форме волокна кристалличность в значительной мере теряется.

Как нетрудно видеть в свете достижений современной науки, структурная химия целлюлозы практически стояла на месте с 1860 по 1920 по той причине, что все это время оставались в зачаточном состоянии вспомогательные научные дисциплины, необходимые для решения проблемы.

Рис. 1

РЕГЕНЕРИРОВАННАЯ ЦЕЛЛЮЛОЗА
Вискозное волокно и целлофан. И вискозное волокно, и целлофан — это регенерированная (из раствора) целлюлоза. Очищенная природная целлюлоза обрабатывается избытком концентрированного гидроксида натрия; после удаления избытка ее комки растирают и полученную массу выдерживают в тщательно контролируемых условиях. При таком «старении» уменьшается длина полимерных цепей, что способствует последующему растворению. Затем измельченную целлюлозу смешивают с дисульфидом углерода и образовавшийся ксантогенат растворяют в растворе едкого натра для получения «вискозы» — вязкого раствора. Когда вискоза попадает в водный раствор кислоты, из нее регенерируется целлюлоза. Упрощенные суммарные реакции таковы:

Вискозное волокно, получаемое выдавливанием вискозы через малые отверстия фильеры в раствор кислоты, широко применяется для изготовления одежды, драпировочных и обивочных тканей, а также в технике. Значительные количества вискозного волокна идут на технические ремни, ленты, фильтры и шинный корд.

Целлофан. Целлофан, получаемый выдавливанием вискозы в кислую ванну через фильеру с узкой щелью, проходит затем через ванны промывки, отбеливания и пластификации, пропускается через сушильные барабаны и сматывается в рулон. Поверхность целлофановой пленки почти всегда покрывают нитроцеллюлозой, смолой, каким-либо воском или лаком, чтобы уменьшить пропускание паров воды и обеспечить возможность термической герметизации, так как целлофан без покрытия не обладает свойством термопластичности. На современных производствах для этого используются полимерные покрытия поливинилиденхлоридного типа, поскольку они в меньшей степени влагопроницаемы и дают более прочное соединение при термогерметизации. Целлофан широко применяется главным образом в тароупаковочном производстве как оберточный материал для галантерейных товаров, пищевых продуктов, табачных изделий, а также в качестве основы для самоклеющейся упаковочной ленты.

Вискозная губка. Наряду с получением волокна или пленки, вискозу можно смешать с подходящими волокнистыми и мелкокристаллическими материалами; после кислотной обработки и водного выщелачивания такая смесь преобразуется в вискозный губчатый материал (рис. 2), который применяется для упаковки и теплоизоляции.

Рис. 2. СТАДИИ ПРОИЗВОДСТВА трех видов изделий из целлюлозы: вискозной губки, вискозного волокна и целлофана.

Медноаммиачное волокно. Волокно из регенерированной целлюлозы производится в промышленных масштабах также путем растворения целлюлозы в концентрированном медноаммиачном растворе (CuSO4 в Nh5OH) и формования из полученного раствора волокна в кислотной осадительной ванне.

Такое волокно называется медноаммиачным.
СВОЙСТВА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Химические свойства. Как показано на рис. 1, целлюлоза представляет собой высокополимерный углевод, состоящий из глюкозидных остатков C6h20O5, соединенных эфирными мостиками в положении 1,4. Три гидроксильные группы в каждом глюкопиранозном звене могут быть этерифицированы такими органическими агентами, как смесь кислот и ангидридов кислот с соответствующим катализатором, например серной кислотой. Простые эфиры могут образовываться в результате действия концентрированного гидроксида натрия, приводящего к образованию натронной целлюлозы, и последующей реакции с алкилгалогенидом:

Реакция с оксидом этилена или пропилена дает гидроксилированные простые эфиры:

Наличием этих гидроксильных групп и геометрией макромолекулы обусловлено сильное полярное взаимное притяжение соседних звеньев. Силы притяжения столь велики, что обычные растворители не в состоянии разорвать цепь и растворить целлюлозу.

Эти свободные гидроксильные группы ответственны также за большую гигроскопичность целлюлозы (рис. 3). Этерификация и эфиризация понижают гигроскопичность и повышают растворимость в обычных растворителях.

Рис. 3. ВЛАГОПОГЛОЩЕНИЕ целлюлозы (очищенного хлопка) в равновесных условиях при 25° C. График зависимости количества поглощенной влаги (в процентах сухой массы) от относительной влажности воздуха.

Под действием водного раствора кислоты разрываются кислородные мостики в положении 1,4-. Полный разрыв цепи дает глюкозу — моносахарид. Первоначальная длина цепи зависит от происхождения целлюлозы. Она максимальна в природном состоянии и уменьшается в процессе выделения, очистки и преобразования в производные соединения (см. таблицу).

СТЕПЕНЬ ПОЛИМЕРИЗАЦИИ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ
Материал Число глюкозидных остатков
Необработанный хлопок 2500-3000
Очищенный хлопковый линт 900-1000
Очищенная древесная масса 800-1000
Регенерированная целлюлоза 200-400
Промышленный ацетат целлюлозы 150-270

Даже механический сдвиг, например при абразивном размельчении, приводит к уменьшению длины цепей. При уменьшении длины полимерной цепи ниже определенного минимального значения изменяются макроскопические физические свойства целлюлозы. Окислительные агенты оказывают на целлюлозу воздействие, не вызывая расщепления глюкопиранозного кольца (рис. 4). Последующее действие (в присутствии влаги, например, при климатических испытаниях), как правило, приводит к разрыву цепи и увеличению числа альдегидоподобных концевых групп. Поскольку альдегидные группы легко окисляются до карбоксильных, содержание карбоксила, практически отсутствующего в природной целлюлозе, резко возрастает в условиях атмосферных воздействий и окисления.

Рис. 4. Различные пути окисления целлюлозы под действием окисляющих агентов.

Как и все полимеры, целлюлоза разрушается под воздействием атмосферных факторов в результате совместного действия кислорода, влаги, кислотных компонентов воздуха и солнечного света. Важное значение имеет ультрафиолетовая составляющая солнечного света, и многие хорошо защищающие от УФ-излучения агенты увеличивают срок службы изделий из производных целлюлозы. Кислотные компоненты воздуха, такие, как оксиды азота и серы (а они всегда присутствуют в атмосферном воздухе промышленных районов), ускоряют разложение, зачастую оказывая более сильное воздействие, чем солнечный свет. Так, в Англии было отмечено, что образцы хлопка, испытывавшиеся на воздействие атмосферных условий, зимой, когда практически не было яркого солнечного света, деградировали быстрее, чем летом. Дело в том, что сжигание зимой больших количеств угля и газа приводило к повышению в воздухе концентрации оксидов азота и серы. Кислотные поглотители, антиоксиданты и агенты, поглощающие УФ-излучение, снижают чувствительность целлюлозы к атмосферным воздействиям. Замещение свободных гидроксильных групп приводит к изменению такой чувствительности: нитрат целлюлозы деградирует быстрее, а ацетат и пропионат — медленнее.
Физические свойства. Полимерные цепи целлюлозы упакованы в длинные пучки, или волокна, в которых наряду с упорядоченными, кристаллическими имеются и менее упорядоченные, аморфные участки (рис. 5). Измеренный процент кристалличности зависит от типа целлюлозы, а также от способа измерения. По рентгеновским данным, он составляет от 70% (хлопок) до 38-40% (вискозное волокно). Рентгенографический структурный анализ дает информацию не только о количественном соотношении между кристаллическим и аморфным материалом в полимере, но и о степени ориентации волокна, вызываемой растяжением или нормальными процессами роста. Резкость дифракционных колец характеризует степень кристалличности, а дифракционные пятна и их резкость — наличие и степень предпочтительной ориентации кристаллитов. В образце вторичного ацетата целлюлозы, полученного процессом «сухого» формования, и степень кристалличности, и ориентация весьма незначительны. В образце триацетата степень кристалличности больше, но предпочтительная ориентация отсутствует. Термообработка триацетата при температуре 180-240° C заметно повышает степень его кристалличности, а ориентирование (вытягиванием) в сочетании с термообработкой дает самый упорядоченный материал. Лен обнаруживает высокую степень и кристалличности, и ориентации.
См. также
ХИМИЯ ОРГАНИЧЕСКАЯ;
БУМАГА И ПРОЧИЕ ПИСЧИЕ МАТЕРИАЛЫ;
ПЛАСТМАССЫ.

Рис. 5. МОЛЕКУЛЯРНАЯ СТРУКТУРА целлюлозы. Молекулярные цепи проходят через несколько мицелл (кристаллических областей) протяженностью L. Здесь A, A’ и B’ — концы цепей, лежащие в кристаллизованной области; B — конец цепи вне кристаллизованной области.

ЛИТЕРАТУРА
Бушмелев В.А., Вольман Н.С. Процессы и аппараты целлюлозно-бумажного производства. М., 1974 Целлюлоза и ее производные. М., 1974 Аким Э.Л. и др. Технология обработки и переработки целлюлозы, бумаги и картона. Л., 1977

Энциклопедия Кольера. — Открытое общество. 2000.

Игры ⚽ Поможем решить контрольную работу

Синонимы:

алкалицеллюлоза, гидратцеллюлоза, гидроцеллюлоза, госсипин, клетчатка, оксицеллюлоза, полигексоза, полимер, полисахарид, холоцеллюлоза, целлулоза

• КНИГА
• СЫР

Полезное

Дерево превращается… Новый взгляд на знакомый материал • ImOrganic

07 ноября 2017

Знаете, что общего у салями, упаковки конфет, оправы солнечных очков, таблеток и мороженого? Все они сделаны с использованием целлюлозы. Не ожидали? На самом деле такой способ применения полисахарида известен давно, однако сегодня исследователи стремятся найти целлюлозе новое применение. Например, продолжаются — и довольно успешно — попытки создать прочную и экологичную ткань, которая станет альтернативой «пестицидному» хлопку. Думаю, вы уже поняли: героиня моего поста — целлюлоза, которую называют материалом будущего и потенциал которой до сих пор мало изучен.

Мороженое из дерева

Начну с насущного — с еды. Как я уже сказала, целлюлозу можно найти в салями и мороженом. Правда, в случае с колбасой речь идёт об оболочке (всегда ли?), а что касается мороженого, там целлюлозу включают в рецептуру продукта. Как пищевая добавка Е460 целлюлоза давно используется в России и Евросоюзе. Её добавляют в хлебобулочные, кондитерские, молочные продукты, соусы в качестве стабилизатора. У человека нет ферментов, способных расщеплять целлюлозу, но, к счастью, это инертное для нас вещество. Целлюлоза выводится из организма в неизмененном виде.

Конечно, это не значит, что нужно жевать колбасу вместе с оболочкой и сметать с полок продукты с целлюлозой — по моему мнению, где целлюлоза, там обязательно будет пара-тройка сомнительных компонентов. Однако шарахаться от неё тоже не стоит. Всё-таки целлюлоза — это органическое соединение, полисахарид и главная составная часть клеточных оболочек всех высших растений. Есть куда более сомнительные «ешки».

По словам Саули Пурхо, который руководит целлюлозным комбинатом Enocell в Уймахарью (Финляндия), из целлюлозы можно даже сахар получать. Правда, он будет слишком дорогим, поэтому вряд ли в ближайшие годы мы увидим на полках супермаркетов, скажем, еловый сахар.

Деревянное… платье

В 2014 году на модном показе финский бренд Marimekko представил платье из берёзового целлюлозного волокна — первый в мире предмет одежды, изготовленный с использованием метода Ioncell. Метод разработали исследователи Университета Аалто, которые искали новые альтернативы хлопку — одной из самых пестицидоёмких культур. И хотя финским учёным ещё не удалось добиться удешевления способа производства целлюлозного текстиля (процесс слишком трудоёмкий), настроены они вполне оптимистично. Им уже удалось улучшить качество полученного волокна — оно более крепкое, чем первые образцы, и приятное на ощупь. Эти волокна, по словам исследователей, прочнее хлопка и вискозы.

По прогнозам финнов, промышленное производство качественной ткани из целлюлозы возможно уже через 3–5 лет. К тому же задача разработчиков — выстроить процесс производства так, чтобы используемые для создания ткани растворители полностью восстанавливались и вновь запускались в работу — это важно и с экономической точки зрения, и с точки зрения защиты окружающей среды. Ну а пока то самое уникальное платье Marimekko застраховано на 50 тысяч евро.

Как производят целлюлозу в Финляндии

Каждый день завод Enocell в Уймахарью, который входит в международный концерн Stora Enso, принимает в среднем 150 грузовиков с лесом. Везут сюда в основном сосну, ель и щепу с лесопилок — у каждого сырья особая структура, из которой делают разную продукцию.

По словам всё того же Саули Пурхо, сегодня древесина используется недостаточно эффективно. Судите сами. Только 45% дерева идёт на производство целлюлозы, остальное же — кора и лигнин — сжигается для получения энергии. Тот же лигнин может заменить фенольные смолы, которые сейчас получают из ископаемых источников энергии (преимущественно из нефти), но нужны новые технологии, чтобы глубоко его перерабатывать. Возможно они появятся в ближайшем будущем.

Пока же лигнин и кору сжигают, полученную энергию используют для нужд предприятия, а остальную — около 170 ГВт — продают. К слову, энергии, которую производят на Enocell, хватит, чтобы обеспечить электричеством город вроде Йоэнсуу. Воду завод берёт в местном озере и возвращает обратно после очистки.

Не знаю как вы, но я впечатлилась, узнав о существующих способах использования целлюлозы и её потенциальных возможностях. Как верно подметила экологический журналист Ангелина Давыдова во время нашей поездки в Финляндию, все мы немножко деревья. Правда, возникает вопрос: если мы все начнём активно использовать целлюлозу, надолго ли хватит лесов? Понятно, что нужно заниматься их восстановлением по принципу «срубил — посади», но это ж пока сосна или берёза вырастут. Кстати, и тут господин Пурхо подчеркнул, что бамбуковую целлюлозу производить выгоднее, чем ту же берёзовую, потому что бамбук вырастает намного быстрее. Что ж, пора выращивать бамбук в наших лесах?

Спасибо Генеральному консульству Финляндии в Санкт-Петербурге за возможность побывать на заводе Enocell. Было познавательно!

---

comments powered by HyperComments

Целлюлоза | Определение, использование и факты

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — это главный ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.
• Спасение Земли
  Британника представляет список дел Земли на 21 век. Узнайте об основных экологических проблемах, стоящих перед нашей планетой, и о том, что с ними можно сделать!
• SpaceNext50
  Britannica представляет SpaceNext50. От полета на Луну до управления космосом — мы изучаем широкий спектр тем, которые питают наше любопытство к космосу!

Содержание

• Введение

Краткие факты

• Связанный контент

Целлюлоза Определение и значение — Merriam-Webster

чел · лу · проигрывать ˈsel-yə-ˌlōs 

-ˌlōz

: полисахарид (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _{x x x x} олигосахарид такие продукты, как хлопок и капок, и является сырьем для многих промышленных товаров (таких как бумага, вискоза и целлофан)

Примеры предложений

Недавние примеры в Интернете И хотя уже существуют аналогичные пленки с белой или зеркальной отделкой, новейший вариант предлагает переливающиеся оттенки, отчасти благодаря целлюлоза нанокристаллы (CNC) и поведение мыльных пузырей. — Эндрю Пол, Popular Science , 27 марта 2023 г. Активные ингредиенты бамбука, бинтётанский уголь (древесный уголь, часто используемый для приготовления пищи) и целлюлоза объединяются, чтобы создать продукт, который не только чрезвычайно впитывает, но и мягкий на ощупь, а также очищает. — Алисса Брашиа, 9 лет.0150 Peoplemag , 17 марта 2023 г. Пена также невероятно быстро сохнет по сравнению с губками из целлюлозы , что также помогает ей прослужить дольше. — Тиффани Хопкинс, Bon Appétit , 16 февраля 2023 г. Новая коллекция, доступная сегодня, продается по цене 25 долларов за штуку и включает в себя три блестящих оттенка без пластика в смешанных тонах, переливающийся розовый и голографический серебристый, которые сделаны из натуральных и растительных материалов (например, 9). 0150 целлюлоза из эвкалипта). — Тиффани Додсон, Harper’s BAZAAR , 19 октября 2022 г. Команда строителей декораций имитировала зернистость известняка, нанося на свежий цемент губки из целлюлозы , срезанные под углом. — Дайана Баддс, Curbed , 15 февраля 2022 г. Целлюлоза и гемицеллюлоза — это кирпичи, а лигнины — раствор. — Джейк Эмен, 9 лет0150 Журнал Discover , 6 ноября 2020 г. Многие из прозрачных кружевных эффектов получены с помощью деворе, техники, в которой используется паста, которая прожигает волокон целлюлозы , оставляя тканую ткань в виде узора. — Марианна Черини, CNN , 28 февраля 2023 г. И Infinna также может быть создана из других богатых целлюлозой потоков отходов, таких как использованный картон, бумага или даже сельскохозяйственные отходы, такие как рис или пшеничная солома. — Афдель Азиз, 9 лет.0150 Forbes , 21 апреля 2021 г. Узнать больше

Эти примеры программно скомпилированы из различных онлайн-источников, чтобы проиллюстрировать текущее использование слова «целлюлоза». Любые мнения, выраженные в примерах, не отражают точку зрения Merriam-Webster или ее редакторов. Отправьте нам отзыв об этих примерах.

История слов

Этимология

Французский, от cellule живая клетка, от New Latin cellula

Первое известное использование

1848, в значении, определенном выше

Путешественник во времени

Первое известное использование целлюлозы было в 1848 г.

Посмотреть другие слова того же года

Словарные статьи рядом с

целлюлоза

Целлуломонас

целлюлоза

ацетат целлюлозы

Посмотреть другие записи поблизости

Процитировать эту запись «Целлюлоза.»

Словарь Merriam-Webster.com , Merriam-Webster, https://www.merriam-webster.com/dictionary/целлюлоза. По состоянию на 14 апреля 2023 г.

Copy Citation

Kids Definition

целлюлоза

существительное

чел · лу · проигрывать ˈsel-yə-ˌlōs 

: сложный углевод, являющийся основной частью клеточных стенок растений и обычно получаемый в виде белого волокнистого вещества из растительных материалов (таких как древесина или хлопок), который используется в производстве различных продуктов (таких как вискоза и бумага)

целлюлозный

ˌsel-yə-lō-sik

прилагательное

Медицинское определение

Целлюлоза

существительное

чел · лу · проигрывать ˈsel-yə-ˌlōs, -ˌlōz

: полисахарид (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _x единиц глюкозы, который составляет основную часть клеточных стенок растений, встречается в природе в виде хлопка и волокнистых продуктов.