Лекция
Привет, Вы узнаете о том , что такое целлюлоза, Разберем основные их виды и особенности использования. Еще будет много подробных примеров и описаний. Для того чтобы лучше понимать что такое целлюлоза , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Общая химия.
Молекулярная формула целлюлозы — (C6H10O5)n, то есть
целлюлоза , как и крахмал, является полисахаридом. В то же время, строение целлюлозы и крахмала различается. В отличие от крахмала, макромолекулы целлюлозы состоят из остатков β-глюкозы. Процесс образования целлюлозы из глюкозы представлен на схеме:
или
Есть еще одно важное отличие в строении целлюлозы и крахмала. Макромолекулы крахмала могут быть линейными или разветвленными, в то время как макромолекулы целлюлозы имеют линейное строение. Линейные макромолекулы целлюлозы могут располагаться параллельно друг другу и образовывать между собой множество водородных связей. Благодаря этому целлюлоза имеет высокую механическую прочность и не растворяется в воде и органических растворителях.
Макромолекулы целлюлозы содержатся в клеточных стенках растений.
Целлюлозу (от лат. cellula — клетка) еще называют клетчаткой.
Древесина содержит около 50 % целлюлозы. Еще больше целлюлозы (более 90 %) содержится в волокнах льна и хлопка (рис. 44.1).
В волокнах льна и хлопка макромолекулы целлюлозы ориентированы в одном направлении — вдоль оси волокна (рис. 44.2, а). В древесине макромолекулы целлюлозы расположены менее упорядоченно (рис. 44.2, б).
1. Гидролиз
Так же, как и крахмал, целлюлоза подвергается гидролизу. Конечным продуктом гидролиза целлюлозы является глюкоза:
2. Образование ацетатов целлюлозы
Макромолекулы целлюлозы содержат гидроксильные группы, поэтому целлюлоза проявляет свойства, характерные для спиртов. Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Например, целлюлоза образует сложные эфиры при взаимодействии с уксусной кислотой (уравнение реакции приведено для одного структурного звена макромолекулы целлюлозы):
Эфиры целлюлозы с уксусной кислотой называются ацетатами целлюлозы. Если в реакцию вступают все гидроксильные группы молекулы целлюлозы, образуется триацетат целлюлозы. Из схемы видно, что в макромолекулах триацетата целлюлозы отсутствуют гидроксильные группы. Следовательно, между этими молекулами нет водородных связей, поэтому макромолекулы триацетата целлюлозы не так прочно связаны друг с другом, как молекулы целлюлозы. Это приводит к тому, что, в отличие от целлюлозы, ее ацетаты растворяются в некоторых органических растворителях. Это используется при получении искусственных волокон.
Как мы уже говорили, в древесине макромолекулы целлюлозы расположены менее упорядоченно, чем в волокнах хлопка и льна (рис. 44.2). Следовательно, для получения волокон из целлюлозы, выделенной из древесины, необходимо расположить макромолекулы целлюлозы вдоль одного направления — вдоль оси волокна. Для этого следует придать молекулам целлюлозы подвижность, например, путем перевода их в раствор. Поскольку сама целлюлоза не растворяется ни в воде, ни в органических растворителях, для перевода ее в растворимое состояние из целлюлозы получают ацетаты целлюлозы. Ацетаты целлюлозы растворяют в органических растворителях. При этом образуется вязкий раствор. Затем этот раствор продавливают через узкие отверстия. При этом макромолекулы выстраиваются вдоль одного направления (рис. 44.3).
Ацетатное волокно состоит из модифицированных молекул природного полимера — целлюлозы. Такие волокна называются искусственными волокнами. Их следует отличать от синтетических волокон, макромолекулы которых получены синтетическим путем по реакции поликонденсации. Примером синтетических волокон является полиэфирное волокно лавсан (§ 38).
3. Образование нитратов целлюлозы
Подобно спиртам, целлюлоза образует сложные эфиры с азотной кислотой. При действии на целлюлозу смесью концентрированных азотной и серной кислот происходит постепенное превращение гидроксильных групп в сложноэфирные:
Эфиры целлюлозы с азотной кислотой называются нитратами целлюлозы. В случае превращения всех гидроксильных групп в сложноэфирные образуется тринитрат целлюлозы. Он является взрывчатым веществом и используется для изготовления бездымного пороха.
Волокна льна и хлопка, в основном состоящие из целлюлозы, используют для изготовления нитей и тканей.
Сложные эфиры целлюлозы с уксусной кислотой используют для получения искусственного ацетатного волокна (ацетатного шелка).
Целлюлоза, выделенная из древесины, используется для изготовления бумаги. Для получения бумаги измельченную древесину варят в присутствии кислотных или щелочных реагентов. Получаемую после варки техническую целлюлозу очищают и отбеливают. До начала XIX века листы бумаги изготавливали вручную путем вычерпывания бумажной массы формой с сетчатым дном и сушкой отдельных листов, но в конце XVIII — начале XIX века появились бумагоделательные машины, которые формировали бумагу на непрерывно движущейся конвейерной сетке и наматывали ее в огромные рулоны.
Бумага из чистой целлюлозы слишком пористая, чернила и краски на ней расплываются. Таким материалом является фильтровальная бумага, имеющаяся в кабинете химии. При получении высококачественной бумаги для письма и копировальной техники в бумажную массу вводят специальные добавки (мел и другие наполнители, отбеливатели, клей). Поверхность бумаги для копировальной техники подвергают специальной обработке во избежание накапливания на ней статического электричества. Поэтому неудивительно, что некоторые сорта бумаги стоят довольно дорого.
В организме человека нет ферментов, способных расщеплять связи между остатками β-глюкозы. Поэтому, в отличие от крахмала, целлюлоза не может быть питательным веществом для человека. Однако жвачные животные содержат в желудке микроорганизмы, способные расщеплять молекулы целлюлозы, поэтому для жвачных животных целлюлоза является источником энергии.
|
Целлюлоза является природным полисахаридом, она содержится в клеточных стенках растений. Молекулярная формула целлюлозы — (C6H10O5)n. Макромолекулы целлюлозы состоят из остатков β-глюкозы, связанных между собой кислородными мостиками. В отличие от крахмала, макромолекулы целлюлозы имеют неразветвленное строение, поэтому могут располагаться параллельно друг другу и образовывать между собой множество водородных связей. Этим объясняется высокая прочность целлюлозы. В результате полного гидролиза целлюлозы образуется глюкоза. Целлюлоза образует сложные эфиры с уксусной и азотной кислотами. Целлюлозу используют для получения волокон, бумаги, бездымного пороха. |
1. Где в природе встречается целлюлоза?
2. При обработке целлюлозы азотной кислотой в присутствии серной кислоты образуется тринитрат целлюлозы. Напишите уравнение протекающей при этом химической реакции.
3. Что такое искусственные волокна? Напишите уравнение реакции получения триацетата целлюлозы.
4. Средняя относительная молекулярная масса образца целлюлозы составляет 1 420 000. Рассчитайте среднее число структурных звеньев в макромолекуле данного образца целлюлозы.
5. Дана схема превращений органических веществ:
Напишите уравнения протекающих реакций.
6. Природный полимер А входит в состав оболочек клеток растений. Конечным продуктом гидролиза А является вещество В. При действии на В аммиачным раствором оксида серебра образуется соединение С, обладающее двойственной химической функцией. Приведите формулы веществ А, В, С и уравнения реакций.
7. Укажите области применения целлюлозы. Какие вещества, широко используемые в быту, получают из целлюлозы?
8*. Юный химик решил изучить реакцию целлюлозы с азотной кислотой. Для этого он взял кусочек хлопчатобумажной ткани и поместил ее в нитрующую смесь (смесь концентрированных серной и азотной кислот). Примерно через 15 минут он вынул ткань из нитрующей смеси, промыл и высушил. Затем он поджег кусочки полученной ткани, а также ткань, не подвергшуюся обработке. Исходная ткань с трудом загорелась, выделяя много копоти и дыма, тогда как ткань, обработанная нитрующей смесью, быстро сгорела, не выделяя копоти. Объясните наблюдаемое явление, напишите уравнения протекающих реакций.
Исследование, описанное в статье про целлюлоза, подчеркивает ее значимость в современном мире. Надеюсь, что теперь ты понял что такое целлюлоза и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то не стесняйся, пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Общая химия
Из статьи мы узнали кратко, но содержательно про целлюлозаОтветы на вопросы для самопроверки пишите в комментариях, мы проверим, или же задавайте свой вопрос по данной теме.
Комментарии
Оставить комментарий
Органическая химия
Термины: Органическая химия