Formula cellulosa. Proprietà della cellulosa. Applicazione della polpa

Per tutta la vita siamo circondati da un numero enorme di oggetti: scatole di cartone, carta offset, sacchetti di plastica, vestiti di viscosa, asciugamani di bambù e molto altro. Ma poche persone sanno che nella loro produzione viene utilizzata attivamente la cellulosa. Qual è questa sostanza veramente magica, senza la quale praticamente nessuna impresa industriale moderna può fare? In questo articolo parleremo delle proprietà della cellulosa, della sua applicazione in vari campi, e anche di ciò che è estratto, e qual è la sua formula chimica. Iniziamo con le origini.

Rilevazione della sostanza

La formula della cellulosa fu scoperta dal chimico francese Anselm Payen nel corso di esperimenti sulla separazione del legno in componenti. Dopo averlo elaborato acido nitrico, Lo scienziato ha scoperto che durante una reazione chimica si forma una sostanza fibrosa, simile al cotone. Dopo un'attenta analisi del materiale ottenuto da Payen, è stata ottenuta la formula chimica della cellulosa - C ₆ H ₁₀ O ₅ . La descrizione del processo fu pubblicata nel 1838 e la sostanza fu data il suo nome scientifico nel 1839.

Regali della natura

Ora è noto per certo che quasi tutte le parti molli di piante e animali contengono una certa quantità di cellulosa. Ad esempio, le piante hanno bisogno di questa sostanza per la crescita e lo sviluppo normali, o piuttosto per la creazione di nuove membrane cellulari. La composizione si riferisce ai polisaccaridi.

Nell'industria, di norma, la polpa naturale viene estratta da alberi di conifere e latifoglie - fino al 60% di questa sostanza si trova in legno secco, così come dalla lavorazione dei rifiuti di cotone, che contiene circa il 90% di cellulosa.

È noto che se il legno viene riscaldato nel vuoto, cioè senza accesso all'aria, si verificherà la decomposizione termica della cellulosa, a causa della quale si forma l'acetone, alcool metilico, acqua, acido acetico e carbone.

Nonostante la ricca flora del pianeta, le foreste non sono più sufficienti per produrre la quantità necessaria di fibre chimiche per l'industria - l'uso della cellulosa è troppo esteso. Pertanto, è sempre più estratto da paglia, canna, stocchi di mais, bambù e canne.

La pasta sintetica che utilizza vari processi tecnologici è ottenuta da carbone, olio, gas naturale e ardesia.

Dalla foresta - nel negozio

Diamo un'occhiata all'estrazione della pasta tecnica dal legno - questo è un processo complesso, interessante e lungo. Prima di tutto, il legno viene portato in produzione, segato in grossi frammenti e la corteccia viene rimossa.

Quindi le barre sbucciate vengono trasformate in patatine e ordinate, quindi bollite in liquore. La polpa così ottenuta viene separata dagli alcali, quindi essiccata, tagliata e confezionata per la spedizione.

Chimica e Fisica

Quali sono i segreti chimici e fisici che contengono le proprietà della cellulosa, oltre al fatto che si tratta di un polisaccaride? Prima di tutto, è una sostanza bianca. È infiammabile e brucia bene. Si dissolve in complessi composti di acqua con idrossidi di alcuni metalli (rame, nichel), con ammine, e anche in solforico e acido fosforico, soluzione concentrata di cloruro di zinco.

La cellulosa non si dissolve nei solventi domestici disponibili e nell'acqua ordinaria. Questo perché le lunghe molecole filiformi di questa sostanza sono collegate in fasci particolari e sono disposte parallelamente l'una all'altra. Inoltre, questa intera "costruzione" è rafforzata dai legami idrogeno, per cui le molecole di un debole solvente o acqua non possono semplicemente entrare e distruggere questo forte plesso.

I fili più sottili, la cui lunghezza varia da 3 a 35 millimetri, collegati in fasci - questo è il modo in cui è possibile rappresentare schematicamente la struttura della cellulosa. Le fibre lunghe sono utilizzate nell'industria tessile, le fibre corte sono utilizzate nella produzione di carta e cartone, ad esempio.

La cellulosa non si scioglie e non si trasforma in vapore, tuttavia, inizia a deteriorarsi quando riscaldata oltre 150 gradi Celsius, rilasciando contemporaneamente composti a basso peso molecolare: idrogeno, metano e monossido di carbonio (monossido di carbonio). A una temperatura di 350 ° C e oltre, la cellulosa è carbonizzata.

Cambia per il meglio

Questo è il modo in cui i simboli chimici descrivono la cellulosa, la cui formula strutturale mostra chiaramente una molecola polimerica a catena lunga costituita da residui di glucosidi ripetitivi. Presta attenzione alla "n", indicando un gran numero di essi.

A proposito, la formula pulp derivata da Anselm Payen ha subito alcune modifiche. Nel 1934, il chimico organico inglese, vincitore del premio Nobel Walter Norman Houors, studiò le proprietà dell'amido, del lattosio e di altri zuccheri, compresa la cellulosa. Trovando la capacità di questa sostanza di idrolizzarsi, ha apportato le proprie correzioni alla ricerca di Payen e la formula della cellulosa è stata integrata con il valore "n", che denota la presenza di residui di glicosidi. Al momento, assomiglia a questo: (C ₅ H ₁₀ O ₅ ) _n .

Esteri di cellulosa

È importante che la molecola di cellulosa contenga gruppi idrossilici che possono essere alchilati e acilati, formando così vari esteri. Questa è un'altra delle proprietà più importanti possedute dalla cellulosa. La formula strutturale di vari composti può apparire come questa:

Gli eteri di cellulosa sono semplici e complessi. Quelli semplici sono metil-, idrossipropil-, carbossimetil-, etil-, metilidrossipropil- e cianoetilcellulosa. Quelli complessi sono nitrati, solfati e acetati di cellulosa, nonché acetopropionati, acetilftilcellulosa e acetobutirati. Tutti questi eteri sono prodotti in quasi tutti i paesi del mondo da centinaia di migliaia di tonnellate all'anno.

Dal film al dentifricio

A cosa servono? Di norma, gli eteri di cellulosa sono ampiamente utilizzati per la produzione di fibre artificiali, varie materie plastiche, vari film (anche fotografici), vernici, vernici e sono anche utilizzati nell'industria militare per la produzione di combustibile solido per razzi, polvere senza fumo ed esplosivi.

Inoltre, gli eteri di cellulosa fanno parte di intonaco e miscele di gesso e cemento, coloranti per tessuti, dentifrici, vari adesivi, detergenti sintetici, profumi e cosmetici. In breve, se la formula pulp non fosse stata scoperta nel lontano 1838, la gente moderna non avrebbe avuto molti dei benefici della civiltà.

Quasi gemelli

Poche persone ordinarie sanno che la cellulosa ha una specie di controparte. La formula della cellulosa e dell'amido è identica, tuttavia si tratta di due sostanze completamente diverse. Qual è la differenza? Nonostante il fatto che entrambe queste sostanze siano polimeri naturali, il grado di polimerizzazione dell'amido è molto inferiore a quello della cellulosa. E se andate oltre e confrontate le strutture di queste sostanze, potete scoprire che le macromolecole di cellulosa sono disposte linearmente e solo in una direzione, formando così fibre, mentre le microparticelle di amido sembrano leggermente diverse.

Sfere di applicazione

Uno dei migliori esempi visivi di cellulosa praticamente pura è il comune cotone idrofilo. Come sapete, è prodotto da cotone accuratamente pulito.

Il secondo, non meno utilizzato, il prodotto della cellulosa è la carta. In effetti, è lo strato più sottile di fibre di cellulosa, accuratamente premuto e incollato insieme.

Inoltre, la cellulosa produce biancheria viscosa, che sotto le abili mani degli artigiani si trasforma magicamente in bei vestiti, tappezzeria per mobili imbottiti e vari tendaggi decorativi. La viscosa viene anche utilizzata per la produzione di cinture tecniche, filtri e cavi per pneumatici.

Non dimenticare il cellophane, che è prodotto dalla viscosa. Senza di esso, è difficile immaginare supermercati, negozi, reparti di confezionamento degli uffici postali. Il cellophane è ovunque: i dolci sono confezionati, cereali e prodotti da forno sono confezionati in esso, così come compresse, collant e qualsiasi attrezzatura, che vanno da un telefono cellulare a un telecomando della TV.

Inoltre, la cellulosa microcristallina pura è inclusa nelle pillole dimagranti. Una volta nello stomaco, si gonfiano e creano una sensazione di pienezza. La quantità di cibo consumata al giorno è significativamente ridotta, rispettivamente, diminuisce il peso.

Come potete vedere, la scoperta della polpa ha fatto una vera rivoluzione, non solo nell'industria chimica, ma anche in medicina.