Химия

Состав и применение целлюлозы

 

Целлюлоза, или, как её еще называют, клетчатка, является основной частью оболочек клеток растений. В древесине содержится около 50 % по массе целлюлозы. Всевозможные волокнистые растительные объекты, например волокна хлопчатника, содержат целлюлозу. Практически только из целлюлозы состоит аптечная вата, бинт (рис. 1). Кроме того, из окружающих нас предметов, в основном из целлюлозы состоит обычная белая бумага.

 

Рис. 1. Вата, бинт

Целлюлоза является самым распространенным полимером глюкозы.

Крахмал и целлюлоза относятся к полисахаридам. Они являются природными полимерами. Их молекулы состоят из сотен и тысяч групп атомов (C₆H₁₀O₅)_n, остатков молекулы глюкозы. Значения n в них разные. Молекулы целлюлозы намного длиннее, чем крахмала.

n_{целлюлозы} > n_{крахмала}

Волокна целлюлозы состоят из остатков β-глюкозы. При этом, в отличие от крахмала, в целлюлозе практически нет ответвлений, и в результате полимер предствавляет собой сильно вытянутые нити. В одной полимерной цепи целлюлозы может содержаться от 1500 до 12 тыс. фрагментов глюкозы (рис. 2).

Рис. 2. Строение цепи целлюлозы

 

Химические свойства целлюлозы

 

 

• Гидролиз

 

(С₆Н₁₀О₅)n + (n-1)H₂O  nC₆H₁₂O₆

Однако гидролиз целлюлозы протекает в значительно более жестких условиях по сравнению с крахмалом.

• Сухая перегонка целлюлозы

При сухой перегонке происходит полное её разложение. В результате получается: древесный уголь, деготь, летучие продукты: метанол, уксусная кислота, ацетон (рис. 3).

Рис. 3. Сухая перегонка целлюлозы

• Образование сложных эфиров

В молекуле целлюлозы на каждый остаток глюкозы приходится три свободных гидроксильных группы. Как и положено спиртам, эти гидроксогруппы реагируют с кислотами, образуя сложные эфиры.

R₁–OH + R–COOH ⇆ R–COOR₁ + H₂O

 

Получение сложных эфиров целлюлозы

 

 

Растворы сложных эфиров целлюлозы можно продавливать сквозь узкие отверстия (фильеры). В результате можно получать волокна.

 

Например, обрабатывая, целлюлозу уксусным ангидридом, получают сложный эфир триацетат целлюлозы.

 

Из него получают волокно под названием ацетатный шелк.

[C₆H₇O₂(OH)₃] + 3n (CH₃CO)₂O → [C₆H₇O₂(OCOCH₃)₃]n + 3nCH₃COOH

Если подействовать на целлюлозу смесью концентрированных серной и азотной кислот, можно получить эфиры азотной кислоты.

[C₆H₇O₂(OH)₃] + 3nHNO₃ → [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]n + 3nH₂O

Если этот процесс доходит до конца, то получается тринитрат целлюлозы, который чаще называют пироксилином, или нитровата. Это вещество является основой для получения бездымного пороха.

 

Подведение итога урока

 

 

На уроке была рассмотрена тема: «Целлюлоза. Искусственные полимеры». Самым распространенным полимером углевода глюкозы является целлюлоза. На этом уроке вы смогли познакомиться с ней подробнее. Узнали о её физических и химических свойствах. Также изучили получение искусственных полимеров, например ацетатного шёлка, нитроваты, бездымного пороха.

 

 

Список литературы

1. Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень /Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Химия. 10 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин. – М.: Дрофа, 2008. – 463 с.
3. Химия. 11 класс. Профильный уровень: учеб. для общеобразоват. учреждений / В. В. Еремин, Н. Е. Кузьменко, В. В. Лунин, А. А. Дроздов, В. И. Теренин. – М.: Дрофа, 2010. – 462 с.
4. Хомченко Г. П., Хомченко И. Г. Сборник задач по химии для поступающих в вузы. – 4-е изд. – М.: РИА «Новая волна»: Издатель Умеренков, 2012. – 278 с.

 

Дополнительные рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

1. Интернет-портал «interneturok.ru» (Источник)      
2. Интернет-портал «chemistry.ssu.samara.ru» (Источник)      
3. Интернет-портал «Химик.ру» (Источник)         
4. Интернет-портал «promobud.ua» (Источник)      

 

Домашнее задание

1. №№ 14, 15 (с. 138) Рудзитис Г. Е., Фельдман Ф. Г. Химия: Органическая химия. 10 класс: учебник для общеобразовательных учреждений: базовый уровень /Г. Е. Рудзитис, Ф. Г. Фельдман. – 14-е издание. – М.: Просвещение, 2012.
2. Как получают волокна?
3. Что такое бездымный порох?