С чем реагирует целлюлоза – Целлюлоза — Википедия

69. Химические свойства целлюлозы и ее применение

Химические
свойства целлюлозы.

1. Из
повседневной жизни известно, что
целлюлоза хорошо горит.

2. При
нагревании древесины без доступа воздуха
происходит термическое разложение
целлюлозы. При этом образуются летучие
органические вещества, вода и древесный
уголь.

3. В
числе органических продуктов разложения
древесины – метиловый спирт, уксусная
кислота, ацетон.

4. Макромолекулы
целлюлозы состоят из звеньев, аналогичных
тем, которые образуют крахмал, она
подвергается гидролизу, и продуктом ее
гидролиза, как и у крахмала, будет
глюкоза.

5. Если
растереть в фарфоровой ступке кусочки
фильтровальной бумаги (целлюлозы),
смоченной концентрированной серной
кислотой, и разбавить полученную кашицу
водой, а также нейтрализовать кислоту
щелочью и, как в случае с крахмалом,
испытать раствор на реакцию с гидроксидом
меди (II), то будет видно появление оксида
меди (I). То есть в опыте произошел гидролиз
целлюлозы. Процесс гидролиза, как и у
крахмала, идет ступенчато, пока не
образуется глюкоза.

6. Суммарно
гидролиз целлюлозы может быть выражен
тем же уравнением, что и гидролиз
крахмала: (С6H10O5)n
+ nН2О
= nС6H12O6.

7. Структурные
звенья целлюлозы (С6H10O5)n
содержат гидроксильные группы.

8. За
счет этих групп целлюлоза может давать
простые и сложные эфиры.

9. Большое
значение имеют азотно-кислые эфиры
целлюлозы.

Особенности
азотно-кислых эфиров целлюлозы.

1. Они
получаются при действии на целлюлозу
азотной кислотой в присутствии серной
кислоты.

2. В
зависимости от концентрации азотной
кислоты и от других условий в реакцию
этерификации вступают одна, две или все
три гидроксильные группы каждого звена
молекулы целлюлозы, например: [C6H7O2(OH)3]n
+ 3nHNO3
→ [C6H7O2(ONO2)3]n
+ 3n H2O.

Общее
свойство нитратов целлюлозы – их
чрезвычайная горючесть.

Тринитрат
целлюлозы, называемый пироксилином, –
сильновзрывчатое вещество. Он применяется
для производства бездымного пороха.

Очень
важными являются также уксусно-кислые
эфиры целлюлозы – диацетат и триацетат
целлюлозы. Диацетат и триацетат целлюлозы
по внешнему виду сходны с целлюлозой.

Применение
целлюлозы.

1. Благодаря
своей механической прочности в составе
древесины используется в строительстве.

2. Из
нее изготавливают разного рода столярные
изделия.

3. В
виде волокнистых материалов (хлопка,
льна) используется для изготовления
нитей, тканей, канатов.

4. Выделенная
из древесины (освобожденная от
сопутствующих веществ) целлюлоза идет
на изготовление бумаги.

70. Получение ацетатного волокна

Характерные
особенности ацетатного волокна.

1. С
давних времен человек широко использует
природные волокнистые материалы для
изготовления одежды и различных изделий
домашнего обихода.

2. Одни
из этих материалов имеют растительное
происхождение и состоят из целлюлозы,
например лен, хлопок, другие – животного
происхождения, состоят из белков –
шерсть, шелк.

3. По
мере увеличения потребностей населения
и развивающейся техники в тканях стал
возникать недостаток волокнистых
материалов. Возникла необходимость
получать волокна искусственным путем.

Так
как они характеризуются упорядоченным,
ориентированным вдоль оси волокна
расположением цепных макромолекул, то
появилась идея превратить природный
полимер неупорядоченной структуры
путем той или иной обработки в материал
с упорядоченным расположением молекул.

4. В
качестве исходного природного полимера
для получения искусственных волокон
берется целлюлоза, выделенная из
древесины, или хлопковый пух, остающийся
на семенах хлопчатника после того, как
с него снимут волокна.

5. Чтобы
линейные молекулы полимера расположить
вдоль оси образуемого волокна, необходимо
их отделить друг от друга, сделать
подвижными, способными к перемещению.

Этого
можно достичь расплавлением полимера
или его растворением.

Расплавить
целлюлозу невозможно: при нагревании
она разрушается.

6. Целлюлозу
необходимо обработать уксусным ангидридом
в присутствии серной кислоты (уксусный
ангидрид – более сильное этерифицирующее
средство, чем уксусная кислота).

7. Продукт
этерификации – триацетат целлюлозы –
растворяется в смеси дихлорметана
СН2Сl2
и этилового спирта.

8. Образуется
вязкий раствор, в котором молекулы
полимера уже могут перемещаться и
принимать тот или иной нужный порядок.

9. С
целью получения волокон раствор полимера
продавливается через фильеры –
металлические колпачки с многочисленными
отверстиями.

Тонкие
струи раствора опускаются в вертикальную
шахту высотой примерно 3 м, через
которую проходит нагретый воздух.

10. Под
действием теплоты растворитель
испаряется, и триацетат целлюлозы
образует тонкие длинные волоконца,
которые скручиваются затем в нити и
идут на дальнейшую переработку.

11. При
прохождении через отверстия фильеры
макромолекулы, как бревна при сплаве
по узкой реке, начинают выстраиваться
вдоль струи раствора.

12. В
процессе дальнейшей обработки расположение
макромолекул в них становится еще более
упорядоченным.

Это
приводит к большой прочности волоконец
и образуемых ими нитей.

studfiles.net

Химические реакции целлюлозы

Техническая целлюлоза может быть
использована не только для производства
бумаги и картона, но и как доступный
природный полимер подвергается химической
переработке.

При переработке целлюлозы стремятся
сохранить ее ценные свойства
и придать новые. Химическая переработка
целлюлозы позволяет переводить ее в
растворимое состояние и получать из
целлюлозы вещества с совершенно новыми
свойствами. Из целлюлозы можно получать
волокна, пленки, бездымный порох,
растворимые в воде продукты, обладающие
клеящими и загущающими
свойствами.

Для целлюлозы как высокомолекулярного
соединения характерны три основных
типа реакций:

  1. реакции
    деструкции,

  2. реакции
    функциональных групп,

  3. реакции
    сшивания.

При реакциях деструкциипроисходит
разрыв гликозидных связей в
цепных макромолекулах целлюлозы с
понижением ее степени полимеризации,
а в некоторых случаях и разрыв углеродных
связей.

Виды деструкции целлюлозы:

Механическая
деструкция
. При механической деструкции
целлюлозы возможен разрыв не только
гликозидных связей, но и связей С–С в
пиранозных циклах. Целлюлоза может
претерпевать механическую деструкцию
при интенсивном механическом измельчении,
например при размоле целлюлозы
в производстве бумаги.

термическая
деструкция
происходит под воздействием
тепловой энергии. Целлюлоза легко
подвергается термической деструкции.
Поэтому, с одной стороны, большое
значение приобретает термостойкость
изделий из целлюлозы и ее производных.
С другой стороны, на реакции термической
деструкции целлюлозы (и других компонентов
древесины) основан пиролиз древесины
– одно из направлений химической
переработки древесины.

фотохимическая
деструкция
. При фотохимической
деструкции разрыв цепей целлюлозы
происходит под действием света, особенно
ультрафиолетового излучения.

радиационная
деструкция
осуществляется под влиянием
излучений высоких энергий, например
гамма-лучей, рентгеновского излучения.
Этот вид деструкции может встретиться
при использовании целлюлозы и ее
производных в специальных приборах.

окислительная
деструкция
происходит под действием
различных окислителей, в том числе
кислорода воздуха. Целлюлоза как
гетероцепный полисахарид с ацетальными
связями довольно легко подвергается
окислительной деструкции. Окислительная
деструкция происходит одновременно с
окислением спиртовых гидроксильных
групп целлюлозы, т.е. с реакциями
функциональных групп.

–Гидролитическая
деструкция (гидролиз)
–это деструкция под дейст-вием воды и
водных растворов кислот, щелочей и
солей, сопровождающаяся присоединением
воды по месту разрыва связи. Ацетальные
связи в гетеро-цепных полимерах наиболее
чувствительны к гидролизу. Гликозидные
связи целлюлозы и ее производных,
следовательно, легко подвергаются
гидролизу. Реакция гидролитической
деструкции нежелательна в процессе
варки целлюлозы и дальнейшей ее
переработки. Но иногда гидролиз целлюлозы
проводят целенаправленно, например,
реакция гидролиза целлюлозы лежит
в основе промышленного гидролиза
древесины.гидролиз
технической цел-люлозы проводят для
изучения структуры целлюлозыи
получения порошкообразных препаратов
целлюлозы – микрокристаллическойцеллюлозы.

биологическая
деструкция
осуществляется под
действием микро-организмов (например
плесневыми грибами). Биологическая
деструкция является нежелательным
процессом при эксплуатации изделий из
целлюлозы (хлопчатобумажных тканей,
бумаги) и биологической отбелке. В то
же время биоразлагаемость целлюлозных
материалов с точки зрения экологии
является преимуществом перед синтетическими
материалами, отходы которых загрязняют
окружающую среду.

Реакции функциональных групп целлюлозы(полимераналогичные превращения) – это
реакции, протекающие с участием спиртовых
ОН-групп. При этих реакциях происходит
замещение атомов водорода гидроксильных
групп на соответствующую группу (например–NO2,–СОСН3,–С2Н5).
Эти группы связываются с кислородом
гидроксила ковалентной связью.
В результате реакций функциональных
групп получают новые искусственные
полимеры с ценными свойствами – различные
простые и сложные эфиры целлюлозы. Этим
реакциям присуща дробность поведения.
Характеристиками эфиров целлюлозы
являются СЗ (степень замещения) и величина.
Степень замещенияпоказывает
число прореагировавших гидроксилов,
приходящееся в среднем на одно
глюкопиранозное звено; СЗ может находиться
в пределах от 0 до 3 и быть при этом любым
дробным числом.Величина
показывает число прореагировавших
гидроксилов, приходящееся в среднем на
100 глюкопиранозных звеньев, и может
лежать в интервале от 0 до 300. Наличие
в глюкопиранозном звене трех
гидроксильных групп приводит к образованию
сложных эфиров целлюлозы с различной
степенью замещения. Любой искусственный
полимер на основе целлюлозы можно
представить общей формулой
6Н7О2
(ОН)3-х(ОR)х]n,гдеR– введенный
вместо атома водорода заместитель, ах– степень замещения СЗ.

Вследствие дробности поведения реакции
функциональных групп целлюлозы можно
записывать на примере макромолекулы в
целом или отдельного звена. Так, получение
сложного эфира целлюлозы – нитрата –
можно представить в виде уравнений:

6Н7О2(ОН)3]n+ хn
HNO3
= [С6Н7О2(ОН)3-х(ОNO2)х]n
+ хn
Н2О

или же С6Н7О2(ОН)3
+ хn
HNO3
= С6Н7О2(ОН)3-х(ОNO2)х
+ хn
Н2О.

Реакции
сшивания целлюлозы
– это введение в
целлюлозные макромолекулы новых
реакционно-способных групп. На основании
этих реакций получают привитие сополимеры
целлюлозы. Реакции сшивания целлюлозы
с синтетическими полимерами позволяют
устранить отрицательные эксплуатационные
свойства целлюлозы и придать целлюлозным
волокнам новые свойства.

studfiles.net

что такое целлюлоза? Где она используется?

целлюоза это полисахарид ее в чистом виде используют для производства взрывчатых веществ, медицинских ваты и тампонов и бинтов, во многих синтезах органических веществ в том числе полимеров, клеев, красок не очищенная или очищенная не полностью целлюоза используется в производстве бумаги картона ДСП и т. д

Измельченная древесина. Изготовление бумаги и картона.

<a rel=”nofollow” href=”http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5126.html” target=”_blank”>http://www.xumuk.ru/encyklopedia/2/5126.html</a>

Целлюло&#769;за (от лат. cellula — клетка, то же самое, что клетчатка) — [С6Н7О2(OH)3]n, полисахарид; главная составная часть клеточных оболочек всех высших растений.

Целлюлоза состоит из остатков молекул глюкозы, которая и образуется при кислотном гидролизе целлюлозы:
(C6h20O5)n + nh3O -&gt; nC6h22O6

Целлюлоза представляет собой длинные нити, содержащие 300—10 000 остатков глюкозы, без боковых ответвлений. Эти нити соединены между собой множеством водородных связей, что придает целлюлозе большую механическую прочность. У млекопитающих (как и большинства других животных) нет ферментов, способных расщеплять целлюлозу. Однако многие травоядные животные (например, жвачные) имеют в пищеварительном тракте бактерий-симбионтов, которые расщепляют и помогают хозяевам усваивать этот полисахарид.

Серная кислота с йодом, благодаря гидролизу, окрашивают целлюлозу в синий цвет. Один же йод — только в коричневый. Кроме целлюлозы, в состав клеточных оболочек входят ещё несколько других углеводов, известных под общим именем гемицеллюлоз, извлекаемых из клеточных оболочек 1 %-м раствором соляной или серной кислоты при нагревании.

Один из относящихся сюда углеводов — парагалактан, дающий при гидролизе галактозу. В клеточных оболочках имеются ещё и другие гемицеллюлозы, дающие маннозу, арабинозу и ксилозу.

С возрастом многие клеточные оболочки перестают давать реакцию на целлюлозу, потому что одни подвергаются одревеснению, другие — опробковению и т. д.

Почти чистой клетчаткой является хлопок, который идёт на изготовление ткани: в хлопковом волокне содержится до 99,5 % целлюлозы. Целлюлоза древесины даёт бумагу. Целлюлозу и её эфиры используют для получения искусственного волокна (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк, искусственная шерсть) , пластмасс, кино и фотоплёнок, лаков, бездымного пороха и т. д.

Целлюлоза — стойкое вещество, не разрушается при нагревании до 200 °C. Не растворима в воде и слабых кислотах. Обладает прочностью, но эластична. Зарегистрирована в качестве пищевой добавки E460.
[править] Получение

Промышленным методом целлюлозу получают методом варки на целлюлозных заводах входящих в промышленные комплексы (комбинаты) . По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:

* Кислые:
o Сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и ее соль, например гидросульфит натрия. Этот метод применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты.
* Щелочные:
o Натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Натронным способом можно получать целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений.
o Сульфатный. Наиболее распространенный метод на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия, и называемый белым щелоком. Свое название метод получил от сульфата натрия, из которого на целлюлозных комбинатах получают сульфид для белого щелока. Метод пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья. Недостатком его является выделения большого количества дурно пахнущих сернистых соединений: метилмеркаптана, диметилсульфида и др. в результате побочных реакций.

Получаемая после варки техническая целлюлоза содержит различные примеси: лигнин, гемицеллюлозы. Если целлюлоза предназначена для химической переработки (например, для получения искусственных волокон) , то она подвергается облагораживанию — обработке холодным или горячим раствором щелочи для удаления гемицеллюлоз.

Для удаления остаточного лигнина и придания целлюлозе белизны проводится ее отбелка. Традиционная хлорная отбелка включает в себя две ступени:

* обработка хлором — для разрушения макромолекул лигнина;
* обработка

куда можно продать 55тонн целлюлеза 35 сорт1 тел 8 495 747 8181 РОМАН

Доброго времени. Хлопковая целлюлоза сейчас пользуется не маленьким спросом. Я ее не особо часто, но все же приобретаю. И если у вас есть желание узнать о ней подробнее или заказать, то можно на этом сайте посмотреть.
<a rel=”nofollow” href=”http://zaobelis.ru/ru/hlopkovaya-cellyuloza.html” target=”_blank”>http://zaobelis.ru/ru/hlopkovaya-cellyuloza.html</a>

ЦЕЛЛЮЛО́ЗА
Женский род
Вещество из древесины, употр. при изготовлении бумаги, киноплёнки, искусственного шёлка, взрывчатых веществ.

touch.otvet.mail.ru

Целлюлоза 2

ЦЕЛЛЮЛОЗА

Строение.

Молекулярная формула целлюлозы (-C6H10O5-)n, как и у крахмала. Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромалекула состоит из многих остатков молекул глюкозы. Может воэникнуть вопрос: почему крахмал и целлюлоза – вещества с одинаковой молекулярной формулой – обладают различными свойствами?

При рассмотрении синтетических полимеров мы уже выяснили, что их свойства зависят от числа элементарных звеньев и их структуры. Это же положение относится и к природным полимерам. Оказывается, степень полимеризации у целлюлозы намного больше, чем у крахмала. Кроме того, сравнивая структуры этих природных полимеров, установили, что макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, состоят из остатков молекулы b-глюкозы и имеют только линейное строение. Макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении и образуют волокна (лен, хлопок, конопля).

В каждом остатке молекулы глюкозы содержатся три гидроксильные группы.
Физические свойства.

Целлюлоза – волокнистое вещество. Она не плавится и не переходит в парообразное состояние: при нагревании примерно до 350оС целлюлоза разлагается – обугливается. Целлюлоза нерастворима ни в воде, ни в большинстве других неорганических и органических растворителях.

Неспособность целлюлозы растворяться в воде – неожиданное свойство для вещества, содержащего по три гидроксильные группы на каждые шесть атомов углерода. Хорошо известно, что полигидроксильные соединения легко растворяются в воде. Нерастворимость целлюлозы объясняется тем, что ее волокна представляют собой как бы «пучки» расположенных параллельно нитевидных молекул, связанных множеством водородных связей, которые образуются в результате взаимодействия гидроксильных групп. Внутрь подобного «пучка» растворитель проникнуть не может, а следовательно, не происходит и отрыва молекул друг от друга.

Растворителем целлюлозы является реактив Швейцера – раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует. Концентрированные кислоты (серная, фосфорная) и концентрированный раствор хлорида цинка также растворяют целлюлозу, но при этом происходит ее частичный распад (гидролиз), сопровождающийся уменьшением молекулярной массы.
Химические свойства.

Химические свойства целлюлозы определяются прежде всего присутствием гидроксильных групп. Действуя металлическим натрием, можно получить алкоголят целлюлозы [C6H7O2(ONa)3]n. Под действием концентрированных водных растворов щелочей происходит так называемая мерсиризация – частичное образование алкоголятов целлюлозы, приводящая к набуханию волокна и повышению его восприимчивости к красителям. В результате окисления в макромолекуле целлюлозы появляется некоторое число карбонильных и карбоксильных групп. Под влиянием сильных окислителей происходит распад макромолекулы. Гидроксильные группы целлюлозы способны алкилироваться и ацилироваться, давая простые и сложные эфиры.

Одно из наиболее характерных свойств целлюлозы – способность в присутствии кислот подвергаться гидролизу с образованием глюкозы. Аналогично крахмалу гидролиз целлюлозы протекает ступенчато. Суммарно этот процесс можно изобразить так:
(C6H10O5)n + nH2O h3SO4_ nC6H12O6
Так как в молекулах целлюлозы имеются гидроксильные группы, то для нее характерны реакции этерификации. Из них практическое значение имеют реакции целлюлозы с азотной кислотой и ангидридом уксусной кислоты.

При взаимодействии целлюлозы с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты, в зависимости от условий образуются динитроцеллюлоза и тринитроцеллюлоза, являющиеся сложными эфирами:

                       OH

(C6H7O2) — OH

                       OH

  +2nHONO2h3SO4

n

                     O – NO2

(C6H7O2) — O – NO2

                     OH

  +2nH2O

n

Динитроцеллюлоза,

Или динитрат

Целлюлозы

                       OH

  (C6H7O2) — OH

                       OH

  +3nHONO2h3SO4_

n

                       O – NO2

(C6H7O2) — O – NO2

                       O – NO2

  +3nH2O

n

Тиринитроцеллюлоза,

или тринитрат

целлюлозы

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом (в присутствии уксусной и серной кислот) получается триацетилцеллюлоза или диацетилцеллюлоза:

                            O

               O – C – Ch4

                            O

(С6H7O2) — O – C – Ch4

                            O

               O – C – Ch4

n

                                     O

                       O – C – Ch4

                                     O

(C6H7O2) — O – C – Ch4

                       OH

триацетилцеллюлоза,

или триацетат

целлюлозы

диацетил целлюлоза,

или диацетат

целлюлозы

Целлюлоза горит. При этом образуются оксид углерода (IV) и вода.

При нагревании древесины без доступа воздуха происходит разложение целлюлозы и других веществ. При этом получаются древесный уголь, метан, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и другие продукты.

Получение.

Образцом почти чистой целлюлозой является вата, полученная из очищенного хлопка. Основную массу целлюлозы выделяют из древесины, в которой она содержится вместе с другими веществами. Наиболее распространенным методом получения целлюлозы в нашей стране является так называемый сульфитный. По этому методу измельченную древесину в присутствии раствора гидросульфита кальция Ca(HSO3)2 или гидросульфита натрия NaHSO3 нагревают в автоклавах при давлении 0,5–0,6 МПа и температуре 150о С. При этом все другие вещества разрушаются, а целлюлоза выделяется в сравнительно чистом виде. Ее промывают водой, сушат и направляют на дальнейшую переработку, большей частью на производство бумаги.
Применение.

Целлюлоза используется человеком с очень древних времен. Сначала применяли древесину как горючий и строительный материал; затем хлопковые, льняные и другие волокна стали использовать как текстильное сырье. Первые промышленные способы химической переработки древесины возникли в связи с развитием бумажной промышленности.

Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, спрессованных и проклеенных для создания механической прочности, гладкой поверхности, для предотвращения растекания чернил. Первоначально для изготовления бумаги употребляли растительное сырье, из которого чисто механически можно было получить необходимые волокна, стебли риса (так называемая рисовая бумага), хлопка, использовали также изношенные ткани. Однако по мере развития книгопечатания перечисленных источников сырья стало не хватать для удовлетворения растущей потребности бумаги. Особенно много бумаги расходуется для печатания газет, причем вопрос о качестве (белизне, прочности, долговечности) для газетной бумаги значения не имеет. Зная, что древесина примерно на 50% состоит из клетчатки, к бумажной массе стали добавлять размолотую древесину. Такая бумага непрочна и быстро желтеет (особенно на свету).

Для улучшения качества древесных добавок к бумажной массе были предложены различные способы химической обработки древесины, позволяющие получить из нее более или менее чистую целлюлозу, освобожденную от сопутствующих веществ – лигнина, смол и других. Для выделения целлюлозы было предложено несколько способов, из которых мы рассмотрим сульфитный.

По сульфитному способу измельченную древесину ”варят “ под давлением с гидросульфитом кальция. При этом сопутствующие вещества растворяются, и освобожденную от примесей целлюлозу отделяют фильтрованием. Образующиеся сульфитные щелока являются в бумажном производстве отходами. Однако вследствие того, что они содержат наряду с другими веществами способные к брожению моносахариды, их используют как сырье для получения этилового спирта (так называемый гидролизный спирт).

Целлюлоза применяется не только как сырье в бумажном производстве, но идет еще и на дальнейшую химическую переработку. Наибольшее значение имеют простые и сложные эфиры целлюлозы. Так, при действии на целлюлозу смесью азотных и серных кислот получают нитраты целлюлозы. Все они горючи и взрывчаты. Максимальное число остатков азотной кислоты, которые можно ввести в целлюлозу, равно трем на каждое звено глюкозы:
[C6H7O2(OH)3]HNO3_ [C6H7O2(ONO2)3]
Продукт полной этерификации – тринитрат целлюлозы (тринитроцеллюлоза) – должен содержать в соответствии с формулой 14,1% азота. На практике получают продукт с несколько меньшим содержанием азота (12,5/13,5%), известный в технике под названием пирокселин. При обработке эфиром пироксилин желатинизируется; после испарения растворителя остаётся компактная масса. Мелконарезанные кусочки этой массы – бездымный порох.

Продукты нитрования, содержащие около 10% азота, отвечает по составу динитрату целлюлозы: в технике такой продукт известен под названием коллоксилин. При действии на него смеси спирта и эфира образуется вязкий раствор, так называемый коллодий, применяемый в медицине. Если к такому раствору добавить камфору (0.4 ч. камфоры на 1 ч. коллоксилина) и испарить растворитель, то останется прозрачная гибкая плёнка – целлулоид. Исторически – это первый известный тип пластмассы. Ещё с прошлого века целлулоид получил широкое применение как удобный термопластичный материал для производства многих изделий (игрушки, галантерея и т. д.). В особенности важно использование целлулоида в производстве киноплёнки и нитролаков. Серьёзным недостатком этого материала является его горючесть, поэтому в настоящее время целлулоид всё чаще заменяют другими материалами, в частности ацетатами целлюлозы.

При действии на целлюлозу смеси уксусного ангидрида, уксусной кислоты и серной кислоты или хлорида цинка (последние играют роль катализаторов) образуется триацетат целлюлозы:
[C6H7O2(OH)3]n (Ch4CO)2_ [C6H7O2(OCOCH3)3]n
Неполное ацетилирование целлюлозы или частичный гидролиз триацетата приводит к вторичному ацетату (2,4-2,7 остатков уксусной кислоты на элементарное звено), условно называемому диацетатом. Из ацетатов целлюлозы готовят лаки, негорючую киноплёнку, а также ацетатное волокно.

Если посмотреть под микроскопом волокна главных природных текстильных материалов – хлопка, шерсти и натурального шелка, то обращает на себя внимание различие между первыми двумя и шёлком. Волокна хлопка и шерсти имеют “мохнатую” поверхность. Волокна шёлка – более гладкие, отсюда блеск и плотность шелковых тканей. Подметив это, уже давно пытались создать искусственный шелк, изменяя характер поверхности целлюлозных волокон. Для получения получения волокна триацетат целлюлозы растворяют в смеси дихлорметана и этилового спирта, а диацетат – смеси ацетона с водой и затем продавливают этот раствор (формования волокна) через сосуд с тонкими отверстиями – фильеру. Вытекающие тончайшие струйки при испарении растворителя (сухое прядение) превращаются в очень тонкие нити, которые далее скручивают в более толстую, уже пригодную для ткачества нить ацетатнтго шёлка. Этот вид искусственного волокна обладает рядом преимуществ по сравнению с другими искусственными волокнами, например с вискозным. Поэтому его производство в последние годы успешно развивается.

Очевидно, что общий принцип, лежащий в основе получения ацетатного волокна (растворение, затем формованея нитей), можно осуществлять и по – иному. Большое техническое значение имеет вискозный способ. Сущность этого способа – образование растворимого в воде соединения целлюлозы при действии на неё сероуглерода и щёлочи:
  S

  ||

[C6H7O2(OH)3]n CS2, NaOH_ [C6H7O2(O – C – SNa)3]n
Образовавшееся соединение представляет собой натриевую соль сложного эфира дитиоугольной (ксантогеновой) кислоты и целлюлозы. Это соединение называют ксантогенатом целлюлозы. Водный (точнее, щелочной) раствор ксантогената целлюлоозы (вискоза) продавливают через фильеры в прядильную ванну, содержащую серную кислоту, сульфаты натрия и цинка и воду (так называемое мокрое прядение). Под действием кислоты ксантогенатные группы отщепляяются и регенерируется целлюлоза. Такая же нить, но нессколько более толстая и “нарубленная” на мелкие куски представляет собой штапельное волокно, из которого получают ткани, заменяющие хлопчато бумажные. Если вискозу вместо фильер продавливать через узкие щели, получается прозрачная пленка – целлофан.

Было предложено получать искусственное волокно и из растворов целлюлозы в аммиачном растворе гидроксида меди. Получаемое таким способом медноаммиачное волокно обладает хорошим качеством, однако стоимость его высока.

Нашли техническое применение и простые эфиры целлюлозы. Так, обрабатывая целлюлозу сначала щелочью, а затем метилхлоридом (под давлением), получают метилцеллюлозу:
[C6H7O2(OH)3NaOH,Ch4Cl_ [C6H7O2(OH)(OCH3)2]n
Метилцеллюлоза обладает некоторой растворимостью в воде; применяется главным образом как загуститель (вместо крахмала) в текстильной, косметической и пищевой промышленности. Аналогично получают этилцеллюлозу, которую используют для производства прочных морозостойких плено. Искусственные волокна на основе целлюлозы ныне занимают видное место в общем балансе текстильного сырья.

coolreferat.com

ЦЕЛЛЮЛОЗА | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

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 C6H10O5, 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 (– CH2 Ч OH) и две вторичные (>CH Ч OH). 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.

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.

Медноаммиачное волокно.

Волокно из регенерированной целлюлозы производится в промышленных масштабах также путем растворения целлюлозы в концентрированном медноаммиачном растворе (CuSO4 в NH4OH) 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 C6H10O5, 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.

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.

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.

www.krugosvet.ru

Пробный ЕГЭ по химии 2013 часть B

04-Фев-2013 | Нет комментариев | Лолита Окольнова

 

B3 Установить соответствие между формулой вещества и продуктом электролиза его раствора на катоде:

При решении такой задачи надо:

1) определить, какой заряд будет иметь катод, а значит, какие вещества будут на нем выделяться

катод — отрицательно заряженный электрод, на нем идут процессы восстановления.

2) определить процесс восстановления:

если металл, входящий в состав соли, стоит в ряду напряжений (см. таблицу растворимости) до водорода (Н), то вместо металла восстановлению будет подвергаться водород:

2H2O = H2 + 2OH

если металл стоит после водорода, то восстанавливается он сам:

Men+ +ne = Me

Ответ:  A-1, Б-4, В-4, Г-4

B4 Указать соответствие между формулой соли и средой ее водного раствора

Пишем уравнения реакции для каждого вещества:

  • Сa(NO3)2 + 2HOH = Ca(OH)2↓ + 2HNO3 после выпадения осадка в растворе остается кислота — среда кислая;
  • Li2S + 2HOH = 2LiOH + h3S↑ после выделения газа в растворе остается щелочь — щелочная среда;
  • Na2SO4 + 2HOH = 2NaOH + h3SO4 — реакция нейтрализации, щелочь и кислота опять реагируют между собой (реакция обратимая), получается опять соль и вода — среда нейтральная.
  • СaCl2 + 2HOH = Ca(OH)2 ↓+ 2HCl после выпадения осадка в растворе остается кислота — среда кислая;

Ответ:  A-2, Б — 3, В — 1, Г — 2

B5: установить соответствие между веществом и соответствующими ему реагентами:

  • A) HNO3 (p-p) — не реагирует с  кислотами h4PO4, h3SO4 — нам подходят варианты 3) и 5). В варианте 5) реакция с AgCl не будет идти до конца, значит, наш вариант — 3)
  • Б) K2SiO3 -силикат калия — будет взаимодействовать с кислотами, с водой и растворимыми солями — вариант 2)
  • В) Na2CO3 — тоже подходит вариант 2)
  • Г) Сu(NO3)2(p-p) — вариант 3)  — есть даже качественные реакции на медь

Ответ: A-3, Б-2, В-2, Г-3

B6: Последовательность стадий реакции бромирования.

Бромирование алкана, так же как и хлорирование, идет по шагам:

1) Хлор на свету ( и бром) распадается на радикалы: Cl2 = Cl• + Cl•

2) Радикал хлора атакует молекулу алкана: Сh5 + Cl• = Ch4• + HCl

3) Образовавшийся радикал метил взаимодействует с другим радикалом хлора: Ch4• + Cl• = Сh4Cl

Ответ:  2 3 6

B7: что образуется при гидролизе сложного эфира.

При гидролизе сложного эфира образуются кислота и спирт:

RCOOR1 + HOH = RCOOH + R1OH

ответы 1) 3) и 5) -отпадают

Ответ: 2, 4, 6

B8: с чем реагирует целлюлоза

Целлюлоза — это полимер глюкозы. Как любой углеводный полимер, она будет подвергаться гидролизу и реакции горения — 1) 3) 4)

Ответ: 1 3 4

Еще на эту тему:

Обсуждение: “Пробный ЕГЭ по химии 2013 часть B”

(Правила комментирования)

distant-lessons.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о