Целлюлоза, или клетчатка, ее свойства, применение, получение

Целлюлоза, или клетчатка – волокнистое вещество, главная составная часть растительной клетки, синтезируется в растениях. Чистая целлюлоза – белое волокнистое вещество без вкуса и запаха, нерастворимое в воде, диэтиловом эфире и этиловом спирте. Не расщепляется под действием разбавленных кислот, устойчив к действию щелочей и слабых окислителей. При обработке на холоду концентрированной серной кислотой растворяется, образуя вязкий раствор. Подвергается гидролизу под действием ферментов, конечным продуктом которого является глюкоза. Образует сложные эфиры, горит.

Получение: Наиболее распространенный промышленный способ выделения целлюлозы из древесины заключается в обработке измельченной древесины при повышенной температуре и давлению раствором гидросульфата кальция. Древесина разрушается, лигнин переходит в раствор, а целлюлоза остается неизменной. Ее отделяют от раствора, промывают, сушат и отправляют на дальнейшую переработку.

Применение: Являясь составной частью древесины, целлюлоза используется в строительном и столярном деле и как топливо. Из древесины получают бумагу и картон, этиловый спирт. В виде волокнистых материалов (хлопка, льна, джута) целлюлоза используется для приготовления тканей, нитей. Эфиры целлюлозы идут на изготовление нитролаков, кинопленок, бездымного пороха, пластмасс, искусственных волокон, медицинских коллодий.

 

Эластомеры.

Эластомеры – природные или синтетические ВМС с высокоэластичными свойствами. Важнейшими представителями природных эластомеров являются каучук и гуттаперча. Макромолекулы эластомеров – скрученные в клубки цепи, которые могут вытягиваться под действием внешней силы, а после ее снятия снова скручиваются.

Натуральный каучук и гуттаперча.

Натуральный каучук представляет собой высокомолекулярный непредельный углеводород, молекулы которого содержат большое количество двойных связей; состав его может быть выражен формулой   (С Н)n – где n от 1000 до 3000). Он является полимером изопрена.

 Природный каучук содержится в млечном соке каучуконосных растений, главным образом тропических (браз. дерево гевея). Его получают из их сока.

Другой природный продукт – гуттаперча. Она также является полимером изопрена, но с иной конфигурацией молекул.

Важнейшими физическими свойствами каучуков являются:

Ø Эластичность – способность восстанавливать форму.

Ø Непроницаемость для воды и газов.

Сырой каучук липок, непрочен, при небольшом понижении температуры становится хрупким. Чтобы придать изготовленным из каучука изделиям необходимую прочность и эластичность, каучук подвергают вулканизации – вводят серу и нагревают. Вулканизированный каучук – это резина.

К сожалению, у нас нет возможности производить природный каучук.

 

Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты – природные ВМС (биополимеры), макромолекулы которых состоят из мононуклеотидов. Главным образом нуклеиновые кислоты – полинуклеотиды. Они были обнаружены в 1868 г. швейцарским химиком Ф. Мишером в клеточном ядре.

Схема образования полинуклеотида:

1.

 

2.

 

3.

 

Нуклеиновые кислоты бывают 2 типов:

1. Дезоксирибонуклеиновые кислоты – хранят и передают генетическую информацию.

2. Рибонуклеиновые кислоты – копируют генетическую информацию, переносят ее к месту синтеза белка, участвуют в самом синтезе белка.

 

Волокна.

 

Волокна – ВМС природного синтетического происхождения, перерабатываемые в нити. Характеризуются высокой упорядочностью молекул (линейные полимеры).

Природные волокна бывают 2 типов:

1. животного происхождения – белковые. Их получают из животных (шерсть, шелк).

2. растительного происхождения – целлюлозные. Их вырабатывают из растительности (хлопок, лен, джут).

Применяют в легкой промышленности для одежды и других принадлежностей. Также для изготовления веревок, канатов и др.

 

Химические ВМС, свойства, применение, получение.

Химические полимеры – это ВМС, которые получают или путем переработки природных ВМС (искусственные), или путем синтеза из низкомолекулярных веществ (синтетические).

Химические ВМС делят на:

1. пластмассы.

2. эластомеры.

3. волокна.

 

Пластмассы.

Пластическим массами называют материалы на основе природных и синтетических ВМС (часто в состав пластмасс входят и другие компоненты), способные под воздействием высокой температуры и давления принимать любую заданную форму и сохранять ее после охлаждения (пластичность). Если полимер переходит из высокоэластичного состояние в стеклообразное при температуре ниже комнатной, его относят к эластомерам, при более высоких – к пластикам.

Пластмассы делятся на два типа: термопластичные и термореактивные.

Термопластичные – пластмассы, которые обратимо твердеют и размягчаются.

Свойства:

1. Их структура – линейная.

2. У них отсутствуют прочные связи между отдельными цепями.

3. Легко плавятся, используются для переплавки.

Термореактивные – пластмассы, которые при нагревании утрачивают способность переходить в вязкотекучее состояние из-за образования сетчатой структуры.

Свойства:

1. Сетчатая структура.

2. Существуют прочные связи между отдельными цепями.

3. С трудом плавятся, не подвергаются переплавке.

Подробнее рассмотрим виды пластмасс.