Химические свойства. Целлюлоза состоит из остатков молекул глюкозы, которая и образуется при гидролизе целлюлозы

Целлюлоза состоит из остатков молекул глюкозы, которая и образуется при гидролизе целлюлозы:

(C ₆ H ₁₀ O ₅)_n + n H ₂ O n C ₆ H ₁₂ O ₆

Серная кислота с йодом, благодаря гидролизу, окрашивают целлюлозу в синий цвет. Один же йод — только в коричневый.^{[ источник не указан 237 дней ]}

При реакции с азотной кислотой образуется нитроцеллюлоза (тринитрат целлюлозы):

В процессе этерификации целлюлозы уксусной кислотой получается ацетат целлюлозы:

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

Сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например гидросульфит натрия. Этот метод применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты.

Натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Натронным способом можно получать целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений. Преимуществом данного метода — отсутствие неприятного запаха соединений серы, недостатки — высокая стоимость получаемой целлюлозы. Метод практически не используется.

Сульфатный. Наиболее распространенный метод на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия, и называемый белым щёлоком. Своё название метод получил от сульфата натрия, из которого на целлюлозных комбинатах получают сульфид для белого щёлока. 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 её отбелка. Традиционная для 20 века хлорная отбелка включала в себя две ступени:

обработка хлором — для разрушения макромолекул лигнина;

обработка щелочью — для экстракции образовавшихся продуктов разрушения лигнина.

Целлюлозу и её эфиры используют для получения искусственного волокна (вискозный, ацетатный, медно-аммиачный шёлк,искусственная шерсть). Хлопок, состоящий большей частью из целлюлозы (до 99,5 %), идёт на изготовление тканей.

Древесная целлюлоза используется для производства бумаги, пластмасс, кино и фотоплёнок, лаков, бездымного порохаи т. д.

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 подвергаютсяодревеснению, другие — опробковению и т. д.

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.

Ацетатные волокна — один из основных видов искусственных волокон; получают из ацетилцеллюлозы. В зависимости от типа исходного сырья различают триацетатное волокно (из триацетилцеллюлозы) и собственно ацетатные волокна (из частичноомыленной, т. н. вторичной, ацетилцеллюлозы).

Ацетатные волокна формуют из растворов ацетилцеллюлозы в органических растворителях (триацетилцеллюлозу — в смеси метиленхлорида и спирта, вторичную ацетилцеллюлозу — в ацетоне), обычно по сухому методу. По этому методу получают филаментные нити, т. н. ацетатный шёлк. При получении ацетатного штапельного волокна формование ведут по сухому или мокрому методу.

Ацетатные волокна вдвое превосходят вискозные и медноаммиачные волокна по эластичности; поэтому ткани из них отличаются пониженной сминаемостью. Кроме того, ацетатные волокна приятны на ощупь, мягки, обладают способностью пропускать ультрафиолетовые лучи. Окрашиваются ацетатные волокна только специальными типами красителей, которые непригодны для большинства других волокон. Это даёт возможность получать разнообразные колористические эффекты на изделиях из смеси ацетатных волокон и волокон других типов. Триацетатное волокно характеризуется более низкой гигроскопичностью, но большей эластичностью и меньшей сминаемостью, чем изделия из ацетатного волокна При 65%-ной относительной влажности триацетатное волокно сорбирует 2,5—3 % влаги, а ацетатное 6—7 %.

Прочность при разрыве ацетатных волокон невысока (разрывная длина 11—13 км). Потеря прочности при испытании в мокром состоянии для ацетатного волокна составляет 40—45 %, а для триацетатного 15—20 %. Ацетатные волокна характеризуются недостаточно высокой термостабильностью: выше 160—170 °C изменяется форма изделий из этого волокна, при 210 °C начинается его термический распад. Поэтому изделия из ацетатных волокон можно гладить только через влажную ткань. Ацетатные волокна малоустойчивы к действию даже разбавленных растворов щелочей. К недостаткам изделий из ацетатных волокон относятся также низкая устойчивость к истиранию и высокая электризуемость. Для устранения этих недостатков используют методы химической модификации ацетилцеллюлозы.

Основные области применения ацетатных волокон — изготовление изделий широкого потребления (верхней одежды, дамского нижнего белья, подкладочных и плательных тканей). Ацетатное штапельное волокно применяют для частичной замены шерстипри изготовлении тонких сукон и некоторых трикотажных изделий. Использование ацетатных волокон позволяет снижать сминаемость изделий. Триацетатные гидрофобные нити применяют как электроизоляционный материал. Также ацетатное волокно используется для изготовления сигаретных фильтров.

О п ы т. Испытание индикаторами растворов солей, образованных: а) сильным основанием и слабой кислотой; 6) сильной кислотой и слабым основанием. Объяснение результатов наблюдений.

А) Исследуем с оль Na₂CO₃ ( образованна угольной кислотой H₂CO₃и гидроксидом натрия NaOH). (Угольная кислота – слабая летучая кислота, гидроксид натрия – сильное растворимое основание, щелочь).

Na₂CO₃ + HOH <––> NaOH + NaHCO₃
2Na⁺ + CO₃^2– + HOH <––> Na⁺ + OH^– + Na⁺ + HCO₃^–
CO₃^2– + HOH <––> OH^– + HCO₃^–

pH > 7,
[H+] < [OH^–].

Раствор соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой, имеет щелочную среду, т.к. имеется избыток гидроксид-анионов. Лакмус в этом растворе посинеет. Фенолфталеин окрасит раствор в малиновый цвет.

Б) Проанализируем с оль FeCl₃ ( образована слабым основанием Fe(OH)₃(нерастворимое основание) и сильной кислотой HCl).

FeCl₃ + HOH <––> HCl + FeOHCl₂
Fe³⁺ + 3Cl^– + HOH <––> H⁺ + Cl^– + FeOH²⁺ + 2Cl^–
Fe³⁺ + HOH <––> FeOH²⁺ + H⁺

pH < 7,
[H⁺] > [OH^–].

Раствор соли, образованной слабым основанием и сильной кислотой, имеет кислую среду, т.к. имеется избыток ионов водорода. Метилоранж этот раствор окрасит в красный цвет.