Selulosa modern - apa itu? Apa itu selulosa? Serat tumbuhan adalah polisakarida.

Benda-benda sehari-hari yang sudah tidak asing lagi bagi kita, yang ditemukan dimana-mana dalam kehidupan kita sehari-hari, mustahil dibayangkan tanpa penggunaan produk kimia organik. Jauh sebelum Anselm Pay, sebagai hasilnya ia dapat menemukan dan mendeskripsikan polisakarida pada tahun 1838, yang menerima “selulosa” (turunan dari selulosa Perancis dan selula Latin, yang berarti “sel, sel”), properti zat ini secara aktif digunakan dalam produksi barang-barang yang paling tak tergantikan.

Berkembangnya pengetahuan tentang selulosa telah menyebabkan munculnya berbagai macam bahan yang terbuat dari selulosa. Berbagai jenis kertas, karton, bagian yang terbuat dari plastik dan viscose buatan, tembaga-amonia), film polimer, enamel dan pernis, deterjen, bahan tambahan makanan (E460) dan bahkan bubuk mesiu tanpa asap merupakan produk produksi dan pengolahan selulosa.

Dalam bentuknya yang murni, selulosa merupakan padatan berwarna putih dengan sifat yang cukup menarik dan sangat tahan terhadap berbagai pengaruh kimia dan fisik.

Alam telah memilih selulosa (serat) sebagai bahan bangunan utamanya. Di dunia tumbuhan, ia menjadi dasar bagi pohon dan tumbuhan tingkat tinggi lainnya. Di alam, selulosa ditemukan dalam bentuk paling murni di bulu biji kapas.

Sifat unik zat ini ditentukan oleh struktur aslinya. Rumus selulosa memiliki notasi umum (C6 H10 O5)n, yang darinya kita melihat struktur polimer yang jelas. Residu β-glukosa, yang berulang berkali-kali dan memiliki bentuk yang lebih mengembang sebagai -[C6 H7 O2 (OH)3]-, digabungkan menjadi molekul linier yang panjang.

Rumus molekul selulosa menentukan sifat kimia uniknya untuk menahan pengaruh lingkungan agresif. Selulosa juga sangat tahan terhadap panas; bahkan pada suhu 200 derajat Celcius, strukturnya tetap dipertahankan dan tidak rusak. Penyalaan sendiri terjadi pada suhu 420°C.

Selulosa tidak kalah menariknya karena sifat fisiknya. selulosa dalam bentuk benang panjang yang mengandung 300 hingga 10.000 residu glukosa tanpa cabang samping sangat menentukan tingginya stabilitas zat ini. Rumus glukosa menunjukkan berapa banyak serat selulosa yang memberikan tidak hanya kekuatan mekanik yang besar, tetapi juga elastisitas yang tinggi. Hasil pemrosesan analitis dari banyak eksperimen dan penelitian kimia adalah terciptanya model makromolekul selulosa. Ini adalah heliks kaku dengan nada 2-3 unit dasar, yang distabilkan oleh ikatan hidrogen intramolekul.

Bukan rumus selulosa, tetapi derajat polimerisasinya yang merupakan ciri utama banyak zat. Jadi pada kapas yang belum diolah, jumlah residu glukosida mencapai 2500-3000, pada kapas yang dimurnikan - dari 900 menjadi 1000, pulp kayu yang dimurnikan memiliki indikator 800-1000, pada selulosa regeneratif jumlahnya berkurang menjadi 200-400, dan pada selulosa industri. asetat berkisar antara 150 hingga 270 “tautan” dalam sebuah molekul.

Produk yang digunakan untuk memperoleh selulosa sebagian besar adalah kayu. Proses teknologi produksi utama melibatkan pemasakan serpihan kayu dengan berbagai bahan kimia, dilanjutkan dengan pembersihan, pengeringan dan pemotongan produk jadi.

Pemrosesan selulosa selanjutnya memungkinkan diperolehnya berbagai bahan dengan sifat fisik dan kimia tertentu, memungkinkan produksi berbagai macam produk, yang tanpanya kehidupan manusia modern sulit dibayangkan. Formula unik selulosa, yang disesuaikan dengan pengolahan kimia dan fisik, menjadi dasar produksi bahan yang tidak memiliki analog di alam, sehingga memungkinkan untuk digunakan secara luas dalam industri kimia, kedokteran, dan cabang aktivitas manusia lainnya.

Yang terdiri dari sisa-sisa molekul glukosa dan merupakan elemen penting untuk pembentukan membran semua sel tumbuhan. Molekulnya memiliki dan mengandung tiga gugus hidroksil. Berkat ini, ia memamerkan propertinya.

Sifat fisik selulosa

Selulosa merupakan padatan putih yang dapat mencapai suhu 200°C tanpa terurai. Namun ketika suhu naik hingga 275°C, ia mulai menyala, yang menandakan bahwa ia adalah zat yang mudah terbakar.

Jika Anda memeriksa selulosa di bawah mikroskop, Anda akan melihat bahwa strukturnya dibentuk oleh serat yang panjangnya tidak lebih dari 20 mm. Serat selulosa dihubungkan oleh banyak ikatan hidrogen, tetapi tidak mempunyai cabang. Hal ini memberi selulosa kekuatan dan kemampuan terbesar untuk mempertahankan elastisitas.

Sifat kimia selulosa

Sisa-sisa molekul glukosa penyusun selulosa terbentuk ketika. Asam sulfat dan yodium selama proses hidrolisis mengubah selulosa menjadi biru, dan hanya yodium yang mengubahnya menjadi coklat.

Ada banyak reaksi dengan selulosa yang menghasilkan molekul baru. Bereaksi dengan asam nitrat, selulosa diubah menjadi nitroselulosa. Dan dalam prosesnya, asam asetat menghasilkan selulosa triasetat.

Selulosa tidak larut dalam air. Pelarutnya yang paling efektif adalah cairan ionik.

Bagaimana selulosa diperoleh?

Kayu terdiri dari 50% selulosa. Dengan memasak serpihan kayu dalam waktu lama dalam larutan reagen, kemudian memurnikan larutan yang dihasilkan, Anda dapat memperolehnya dalam bentuk murni.

Metode pembuatan pulp berbeda-beda tergantung jenis reagennya. Mereka bisa bersifat asam atau basa. Reagen asam mengandung asam sulfat dan digunakan untuk memperoleh selulosa dari pohon dengan resin rendah. Ada dua jenis reagen alkali: soda dan sulfat. Berkat reagen soda, selulosa dapat diperoleh dari pohon gugur dan tanaman tahunan. Namun dengan menggunakan reagen ini harga selulosa sangat mahal sehingga reagen soda jarang digunakan atau tidak digunakan sama sekali.

Metode produksi yang paling umum adalah metode berdasarkan reagen sulfat. Natrium sulfat adalah bahan dasar cairan putih, yang digunakan sebagai reagen dan cocok untuk memproduksi selulosa dari bahan tanaman apa pun.

Aplikasi selulosa

Selulosa dan esternya digunakan untuk membuat serat buatan, viscose dan asetat. Bubur kayu digunakan untuk membuat berbagai macam benda: kertas, plastik, alat peledak, pernis, dan lain-lain.

Karbohidrat kompleks dari kelompok polisakarida yang merupakan bagian dari dinding sel tumbuhan disebut selulosa atau serat. Zat tersebut ditemukan pada tahun 1838 oleh ahli kimia Perancis Anselme Payen. Rumus selulosa adalah (C 6 H 10 O 5) n.

Struktur

Meskipun memiliki karakteristik yang sama, selulosa berbeda dari polisakarida tumbuhan lainnya - pati. Molekul selulosa adalah rantai sakarida yang panjang dan tidak bercabang. Berbeda dengan pati, yang terdiri dari residu α-glukosa, pati mengandung banyak residu β-glukosa yang terikat satu sama lain.

Karena struktur linier molekul yang padat, mereka membentuk serat.

Beras. 1. Struktur molekul selulosa.

Selulosa memiliki derajat polimerisasi yang lebih tinggi dibandingkan pati.

Kuitansi

Dalam kondisi industri, selulosa direbus dari kayu (keripik). Untuk tujuan ini, reagen asam atau basa digunakan. Misalnya natrium hidrosulfit, natrium hidroksida, alkali.

Hasil pemasakan, selulosa dengan campuran senyawa organik terbentuk. Untuk membersihkannya, gunakan larutan alkali.

Properti fisik

Serat adalah zat berserat padat yang tidak berasa, berwarna putih, dan padat. Selulosa sulit larut dalam air dan pelarut organik. Larut dalam reagen Schweitzer - larutan amonia tembaga (II) hidroksida.

Sifat fisik dasar:

• hancur pada suhu 200°C;
• terbakar pada suhu 275°C;
• menyala sendiri pada suhu 420°C;
• meleleh pada suhu 467°C.

Di alam, selulosa terdapat pada tumbuhan. Ini terbentuk selama fotosintesis dan melakukan fungsi struktural pada tumbuhan. Adalah bahan tambahan makanan E460.

Beras. 2. Dinding sel tumbuhan.

Sifat kimia

Karena adanya tiga gugus hidroksil dalam satu sakarida, serat menunjukkan sifat alkohol polihidrat dan mampu masuk ke dalam reaksi esterifikasi untuk membentuk ester. Ketika terurai tanpa oksigen, ia terurai menjadi arang, air, dan senyawa organik yang mudah menguap.

Sifat kimia utama serat disajikan dalam tabel.

Beras. 3. Piroksilin.

Selulosa terutama digunakan untuk pembuatan kertas, serta untuk produksi ester, alkohol, dan glukosa.

Apa yang telah kita pelajari?

Selulosa atau serat merupakan polimer dari golongan karbohidrat, terdiri dari residu β-glukosa. Bagian dari dinding sel tumbuhan. Ini adalah zat putih tidak berasa yang membentuk serat yang sulit larut dalam air dan pelarut organik. Selulosa diisolasi dari kayu dengan cara dimasak. Senyawa tersebut mengalami reaksi esterifikasi dan hidrolisis serta dapat terurai jika tidak ada udara. Ketika terurai sempurna, ia membentuk air dan karbon dioksida.

Selulosa Tianshi, selulosa
Selulosa(Selulosa Perancis dari bahasa Latin selula - “sel, sel”) - karbohidrat, polimer dengan rumus (C6H10O5)n, padatan putih, tidak larut dalam air, molekul memiliki struktur linier (polimer), unit strukturalnya adalah β-glukosa residu n. Polisakarida, komponen utama dinding sel semua tumbuhan tingkat tinggi.

• 1. Sejarah
• 2 Sifat fisik
• 3 Sifat kimia
• 4 Tanda terima
• 5 Aplikasi
• 6 Berada di alam
  • 6.1 Organisasi dan fungsi dinding sel
  • 6.2 Biosintesis
• 7 Fakta menarik
• 8 Catatan
• 9 Lihat juga
• 10 Tautan

Cerita

Selulosa ditemukan dan dijelaskan oleh ahli kimia Perancis Anselme Payen pada tahun 1838.

Properti fisik

Selulosa adalah zat putih, padat, stabil yang tidak hancur ketika dipanaskan (hingga 200 °C). Ini adalah bahan yang mudah terbakar, suhu penyalaan 275 °C, suhu penyalaan otomatis 420 °C (selulosa kapas). Larut dalam jumlah pelarut yang relatif terbatas - campuran berair senyawa kompleks hidroksida logam transisi (Cu, Cd, Ni) dengan NH3 dan amina, beberapa mineral (H2SO4, H3PO4) dan asam organik (trifluoroasetat), oksida amina, beberapa sistem ( misalnya kompleks natrium besi - amonia - alkali, DMF - N2O4)..

Selulosa merupakan benang panjang yang mengandung 300-10.000 unit glukosa, tanpa cabang samping. Benang-benang ini dihubungkan oleh banyak ikatan hidrogen, yang memberikan selulosa kekuatan mekanik yang lebih besar dengan tetap menjaga elastisitas.

Terdaftar sebagai bahan tambahan makanan E460.

Sifat kimia

Selulosa terdiri dari residu molekul glukosa yang terbentuk selama hidrolisis selulosa:

(C6H10O5)n + nH2O nC6H12O6

Asam sulfat dan yodium, akibat hidrolisis, warna selulosa menjadi biru. Satu yodium - hanya berwarna coklat.

Ketika direaksikan dengan asam nitrat, nitroselulosa (selulosa trinitrat) terbentuk:

Dalam proses esterifikasi selulosa dengan asam asetat, diperoleh selulosa triasetat:

Selulosa sangat sulit untuk larut dan mengalami transformasi kimia lebih lanjut, namun dalam lingkungan pelarut yang sesuai, seperti cairan ionik, proses ini dapat dilakukan secara efisien.

Selama hidrolisis heterogen, parameter n menurun ke nilai konstan tertentu (nilai batas derajat polimerisasi setelah hidrolisis), yang disebabkan oleh selesainya hidrolisis fase amorf. Ketika selulosa kapas dihidrolisis hingga batasnya, bubuk putih salju yang mengalir bebas diperoleh - selulosa mikrokristalin (derajat kristalinitas 70-85%; panjang kristal rata-rata 7-10 nm), ketika didispersikan dalam air, gel tiksotropik terbentuk. Selama asetolisis, selulosa diubah menjadi selobiosa disakarida pereduksi (formula I) dan homolog oligomernya.

Penghancuran termal selulosa dimulai pada 150 °C dan menyebabkan pelepasan senyawa dengan berat molekul rendah (H2, CH4, CO, alkohol, senyawa karbonil, turunan karbonil, dll.) dan produk dengan struktur yang lebih kompleks. Arah dan derajat dekomposisi ditentukan oleh jenis modifikasi struktur, derajat kristalinitas dan polimerisasi. Hasil salah satu produk degradasi utama, levoglucosan, bervariasi dari 60-63 (selulosa kapas) hingga 4-5% berat (serat viscose).

Proses pirolisis selulosa secara umum menurut analisis termal berlangsung sebagai berikut. Pertama, air yang terikat secara fisik menguap pada rentang suhu yang luas dari 90 hingga 150 °C. Dekomposisi aktif selulosa dengan penurunan berat dimulai pada 280 °C dan berakhir pada sekitar 370 °C. Laju kehilangan massa maksimum terjadi pada 330-335 °C (kurva D7T). Selama periode dekomposisi aktif, sekitar 60-65% massa sampel hilang. Penurunan berat lebih lanjut terjadi pada tingkat yang lebih rendah; sisanya pada suhu 500 °C adalah 15-20% dari sampel selulosa (kurva 7T). Dekomposisi aktif terjadi dengan penyerapan panas (kurva DHL). Proses endotermik menjadi eksotermik dengan pelepasan panas maksimum pada 365 °C, yaitu setelah hilangnya massa utama. Eksotermik dengan maksimum pada 365 °C berhubungan dengan reaksi sekunder - dengan penguraian produk primer. Jika analisis termal dilakukan dalam ruang hampa, yaitu evakuasi produk primer dipastikan, maka puncak eksotermik pada kurva DTA menghilang.

Menariknya, ketika selulosa dipanaskan dalam jangka waktu yang berbeda, proses kimia yang berbeda akan terjadi.

Ketika sampel disinari dengan cahaya dengan panjang gelombang< 200 нм протекает фотохимическая деструкция целлюлозы, в результате которой снижается степень полимеризации, увеличиваются полидисперсность, содержание карбонильных и карбоксильных групп.

Kuitansi

Secara industri, selulosa diperoleh dengan cara merebus serpihan kayu di pabrik pulp yang merupakan bagian dari kompleks industri (mills). Berdasarkan jenis reagen yang digunakan, metode pemasakan pulp berikut dibedakan:

• Kecut:
  • Sulfit. Larutan pemasakan mengandung asam sulfat dan garamnya, misalnya natrium hidrosulfit. Metode ini digunakan untuk memperoleh selulosa dari jenis kayu dengan kadar resin rendah: cemara, cemara.
  • nitrat. Metodenya terdiri dari perlakuan selulosa kapas dengan HNO3 5-8% selama 1-3 jam pada suhu sekitar 100 °C dan tekanan atmosfer, dilanjutkan dengan pencucian dan ekstraksi pengenceran dengan larutan NaOH.
• basa:
  • Natronny. Larutan natrium hidroksida digunakan. Metode soda dapat digunakan untuk memperoleh selulosa dari kayu keras dan tanaman tahunan. Kelebihan cara ini adalah tidak adanya bau tidak sedap dari senyawa belerang, kekurangannya adalah mahalnya harga selulosa yang dihasilkan. Metode ini praktis tidak digunakan.
  • sulfat. Metode yang paling umum saat ini. Larutan yang mengandung natrium hidroksida dan natrium sulfida, yang disebut cairan putih, digunakan sebagai reagen. Metode ini mendapatkan namanya dari natrium sulfat, yang merupakan bahan baku sulfida untuk cairan putih yang diperoleh di pabrik pulp. Metode ini cocok untuk memproduksi selulosa dari semua jenis bahan tanaman. Kerugiannya adalah pelepasan sejumlah besar senyawa belerang yang berbau busuk: metil merkaptan, dimetil sulfida, dll.

Selulosa teknis yang diperoleh setelah pemasakan mengandung berbagai pengotor: lignin, hemiselulosa. Jika selulosa dimaksudkan untuk pemrosesan kimia (misalnya, untuk menghasilkan serat buatan), maka selulosa tersebut harus dimurnikan - diolah dengan larutan alkali dingin atau panas untuk menghilangkan hemiselulosa.

Untuk menghilangkan sisa lignin dan membuat pulp menjadi putih, pulp diputihkan. Pemutihan klorin tradisional pada abad ke-20 mencakup dua langkah:

• pengobatan klorin - untuk menghancurkan makromolekul lignin;
• perawatan alkali - untuk mengekstrak produk penghancuran lignin yang dihasilkan.

Sejak tahun 1970an, pemutihan ozon juga mulai dilakukan. Pada awal 1980-an, muncul informasi tentang pembentukan zat yang sangat berbahaya - dioksin - selama pemutihan klorin. Hal ini menyebabkan perlunya mengganti klorin dengan reagen lain. Saat ini, teknologi pemutihan dibagi menjadi:

• ECF (Bebas unsur klorin)- tanpa menggunakan unsur klorin, menggantinya dengan klorin dioksida.
• TCF (Total bebas klorin)- Pemutihan sepenuhnya bebas klorin. Oksigen, ozon, hidrogen peroksida, dll digunakan.

Aplikasi

Selulosa dan esternya digunakan untuk menghasilkan serat buatan (viscose, asetat, sutra tembaga-amoniak, bulu tiruan). Kapas, sebagian besar terdiri dari selulosa (hingga 99,5%), digunakan untuk membuat kain.

Pulp kayu digunakan untuk memproduksi kertas, plastik, film dan film fotografi, pernis, bubuk tanpa asap, dll.

Berada di alam

Selulosa merupakan salah satu komponen utama dinding sel tumbuhan, meskipun kandungan polimer ini pada sel tumbuhan yang berbeda atau bahkan bagian dinding sel tunggal sangat bervariasi. Misalnya, dinding sel sel endosperma sereal hanya mengandung sekitar 2% selulosa, sedangkan serat kapas yang mengelilingi biji kapas mengandung lebih dari 90% selulosa. Dinding sel di daerah ujung sel memanjang yang ditandai dengan pertumbuhan polar (tabung serbuk sari, rambut akar) hampir tidak mengandung selulosa dan sebagian besar terdiri dari pektin, sedangkan bagian dasar sel ini mengandung selulosa dalam jumlah besar. Selain itu, kandungan selulosa di dinding sel berubah selama entogenesis; biasanya dinding sel sekunder mengandung lebih banyak selulosa daripada sel primer.

Organisasi dan fungsi pada dinding sel

Makromolekul selulosa individu akan mencakup 2 hingga 25 ribu residu D-glukosa. Selulosa di dinding sel disusun menjadi mikrofibril, yang merupakan kumpulan parakristalin dari beberapa makromolekul individu (sekitar 36) yang saling berhubungan oleh ikatan hidrogen dan gaya van der Waals. Makromolekul yang terletak pada bidang yang sama dan dihubungkan oleh ikatan hidrogen membentuk lembaran di dalam mikrofibril. Lembaran makromolekul juga dihubungkan satu sama lain melalui sejumlah besar ikatan hidrogen. Meskipun ikatan hidrogennya sendiri cukup lemah, karena jumlahnya yang banyak, mikrofibril selulosa memiliki kekuatan mekanik yang tinggi dan ketahanan terhadap kerja berbagai enzim. Makromolekul individu dalam mikrofibril dimulai dan diakhiri di tempat yang berbeda, sehingga panjang mikrofibril melebihi panjang makromolekul selulosa individu. Perlu dicatat bahwa makromolekul dalam mikrofibril berorientasi dengan cara yang sama, yaitu ujung pereduksi (berakhir dengan gugus OH anomer bebas pada atom C1) terletak di satu sisi. Model modern pengorganisasian mikrofibril selulosa menunjukkan bahwa di wilayah tengah ia memiliki struktur yang sangat terorganisir, dan di wilayah pinggiran, susunan makromolekul menjadi lebih kacau.

Mikrofibril dihubungkan satu sama lain melalui ikatan silang glikan (hemiselulosa) dan, pada tingkat lebih rendah, pektin. Mikrofibril selulosa, dihubungkan oleh glikan yang berikatan silang, membentuk jaringan tiga dimensi yang terbenam dalam matriks pektin seperti gel dan memberikan kekuatan dinding sel yang tinggi.

Pada dinding sel sekunder, mikrofibril dapat dihubungkan menjadi kumpulan yang disebut makrofibril. Organisasi ini semakin meningkatkan kekuatan dinding sel.

Biosintesis

Pembentukan makromolekul selulosa pada dinding sel tumbuhan tingkat tinggi dikatalisis oleh kompleks selulosa sintase membran multisubunit yang terletak di ujung mikrofibril yang memanjang. Kompleks selulosa sintase lengkap terdiri dari subunit katalitik, pori, dan kristalisasi. Subunit katalitik selulosa sintase dikodekan oleh keluarga multigen CesA (selulosa sintase A), yang merupakan bagian dari superfamili Csl (seperti selulosa sintase), yang juga mencakup gen CslA, CslF, CslH dan CslC yang bertanggung jawab untuk sintesis selulosa sintase. polisakarida lainnya.

Ketika mempelajari permukaan membran plasma sel tumbuhan menggunakan metode pembelahan beku, apa yang disebut mawar atau kompleks terminal dengan ukuran sekitar 30 nm dan terdiri dari 6 subunit dapat diamati pada dasar mikrofibril selulosa. Setiap subunit roset tersebut, pada gilirannya, merupakan superkompleks yang terbentuk dari 6 sintase selulosa. Jadi, sebagai hasil kerja roset tersebut, mikrofibril terbentuk, mengandung sekitar 36 makromolekul selulosa dalam satu penampang. Di beberapa alga, superkompleks sintesis selulosa diatur secara linier.

Menariknya, sitosterol glikosilasi berperan sebagai primer untuk inisiasi sintesis selulosa. Substrat langsung untuk sintesis selulosa adalah UDP-glukosa. Sukrosa sintase, terkait dengan selulosa sintase dan melaksanakan reaksi, bertanggung jawab untuk pembentukan UDP-glukosa:

Sukrosa + UDP UDP-glukosa + D-fruktosa

Selain itu, UDP-glukosa dapat dibentuk dari kumpulan heksosa fosfat sebagai hasil kerja UDP-glukosa pirofosforilase:

Glukosa-1-fosfat + UTP UDP-glukosa + PPi

Arah sintesis mikrofibril selulosa dipastikan oleh pergerakan kompleks selulosa sintase sepanjang mikrotubulus yang berdekatan dengan plasmalemma dari dalam. Di pabrik model, rimpang Tal, protein CSI1 ditemukan, yang bertanggung jawab untuk fiksasi dan pergerakan kompleks selulosa sintase di sepanjang mikrotubulus kortikal.

Mamalia (seperti kebanyakan hewan lainnya) tidak memiliki enzim yang dapat memecah selulosa. Namun, banyak herbivora (misalnya ruminansia) memiliki bakteri simbion di saluran pencernaannya, yang memecah dan membantu inangnya menyerap polisakarida ini.

Catatan

1. 1 2 Glinka N.L. Kimia umum. - Edisi ke-22, Pdt. - Leningrad: Kimia, 1977. - 719 hal.
2. Ignatyev, Igor; Charlie Van Doorslaer, Pascal G.N. Mertens, Koen Binnemans, Dirk. E.de Vos (2011). "Sintesis ester glukosa dari selulosa dalam cairan ionik". Holzforschung 66 (4): 417-425. DOI:10.1515/hf.2011.161.
3. 1 2 SELULOSA.
4. 1 2 Pirolisis selulosa.

Lihat juga

• Daftar negara penghasil pulp
• Proses sulfat
• Selulosa asetat
• Anselmus Paya
• Airlaid (kain bukan tenunan dari Selulosa)

Tautan

• artikel “Selulosa” (Ensiklopedia Kimia)
• (Bahasa Inggris) Halaman selulosa LSBU
• (Bahasa Indonesia) Deskripsi yang jelas tentang metode pengujian selulosa di unit Cotton Fiber Biosciences USDA.
• (Bahasa Inggris) Produksi Etanol Selulosa - Pabrik komersial pertama

Selulosa mikrokristalin dalam teknologi obat

selulosa, selulosa dalam produk, selulosa Wikipedia, bahan selulosa, selulosa ru, selulosa Tianshi, formula selulosa, selulosa kapas, selulosa kayu putih, selulosa adalah

Informasi Pulp Tentang

Struktur.

Rumus molekul selulosa adalah (-C 6 H 10 O 5 -) n, seperti pati. Selulosa juga merupakan polimer alami. Makromolekulnya terdiri dari banyak residu molekul glukosa. Mungkin timbul pertanyaan: mengapa pati dan selulosa – zat dengan rumus molekul yang sama – memiliki sifat yang berbeda?

Ketika mempertimbangkan polimer sintetik, kita telah menemukan bahwa sifat-sifatnya bergantung pada jumlah unit dasar dan strukturnya. Situasi yang sama juga berlaku pada polimer alam. Ternyata derajat polimerisasi selulosa jauh lebih besar dibandingkan dengan pati. Selain itu, dengan membandingkan struktur polimer alami ini, ditemukan bahwa makromolekul selulosa, tidak seperti pati, terdiri dari residu molekul b-glukosa dan hanya memiliki struktur linier. Makromolekul selulosa terletak pada satu arah dan membentuk serat (rami, kapas, rami).

Setiap residu molekul glukosa mengandung tiga gugus hidroksil.

Properti fisik .

Selulosa adalah zat berserat. Ia tidak meleleh dan tidak berubah menjadi uap: ketika dipanaskan hingga sekitar 350 o C, selulosa terurai - menjadi hangus. Selulosa tidak larut dalam air atau sebagian besar pelarut anorganik dan organik lainnya.

Ketidakmampuan selulosa untuk larut dalam air merupakan sifat yang tidak terduga untuk suatu zat yang mengandung tiga gugus hidroksil untuk setiap enam atom karbon. Diketahui bahwa senyawa polihidroksil mudah larut dalam air. Ketidaklarutan selulosa dijelaskan oleh fakta bahwa seratnya seperti “bundel” molekul seperti benang paralel yang dihubungkan oleh banyak ikatan hidrogen, yang terbentuk sebagai hasil interaksi gugus hidroksil. Pelarut tidak dapat menembus ke dalam “bundel” tersebut, dan oleh karena itu molekul-molekulnya tidak terpisah satu sama lain.

Pelarut selulosa adalah pereaksi Schweitzer - larutan tembaga (II) hidroksida dengan amonia, yang berinteraksi secara bersamaan. Asam pekat (sulfat, fosfat) dan larutan seng klorida pekat juga melarutkan selulosa, tetapi dalam kasus ini terjadi dekomposisi parsial (hidrolisis), disertai dengan penurunan berat molekul.

Sifat kimia .

Sifat kimia selulosa ditentukan terutama oleh adanya gugus hidroksil. Dengan bekerja dengan natrium logam, selulosa alkoksida n dapat diperoleh. Di bawah pengaruh larutan alkali pekat, apa yang disebut mercerisasi terjadi - pembentukan parsial selulosa alkoholat, yang menyebabkan pembengkakan serat dan meningkatkan kerentanannya terhadap pewarna. Sebagai hasil oksidasi, sejumlah gugus karbonil dan karboksil muncul dalam makromolekul selulosa. Di bawah pengaruh zat pengoksidasi kuat, makromolekul terurai. Gugus hidroksil selulosa mampu melakukan alkilasi dan asilasi, menghasilkan eter dan ester.

Salah satu sifat selulosa yang paling khas adalah kemampuannya untuk mengalami hidrolisis dengan adanya asam untuk membentuk glukosa. Mirip dengan pati, hidrolisis selulosa terjadi secara bertahap. Secara ringkas, proses ini dapat digambarkan sebagai berikut:

(C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O H2SO4_ nC6H12O6

Karena molekul selulosa mengandung gugus hidroksil, maka ditandai dengan reaksi esterifikasi. Dari jumlah tersebut, reaksi selulosa dengan asam nitrat dan asetat anhidrida mempunyai kepentingan praktis.

Ketika selulosa bereaksi dengan asam nitrat dengan adanya asam sulfat pekat, tergantung pada kondisinya, dinitroselulosa dan trinitroselulosa akan terbentuk, yang merupakan ester:

Ketika selulosa bereaksi dengan asetat anhidrida (dengan adanya asam asetat dan asam sulfat), triasetilselulosa atau diasetilselulosa diperoleh:

Daging buahnya terbakar. Ini menghasilkan karbon monoksida (IV) dan air.

Ketika kayu dipanaskan tanpa akses udara, selulosa dan zat lainnya terurai. Ini menghasilkan arang, metana, metil alkohol, asam asetat, aseton dan produk lainnya.

Kuitansi.

Contoh selulosa yang hampir murni adalah kapas yang diperoleh dari kapas yang diberi gin. Sebagian besar selulosa diisolasi dari kayu, yang di dalamnya terkandung bersama dengan zat lain. Metode produksi selulosa yang paling umum di negara kita adalah metode sulfit. Menurut metode ini, kayu yang dihancurkan dengan adanya larutan kalsium hidrosulfit Ca(HSO 3) 2 atau natrium hidrosulfit NaHSO 3 dipanaskan dalam autoklaf pada tekanan 0,5–0,6 MPa dan suhu 150 o C. Dalam hal ini , semua zat lainnya dihancurkan, dan selulosa dilepaskan dalam bentuk yang relatif murni. Itu dicuci dengan air, dikeringkan dan dikirim untuk diproses lebih lanjut, terutama untuk produksi kertas.

Aplikasi.

Selulosa telah digunakan oleh manusia sejak zaman kuno. Pada mulanya kayu digunakan sebagai bahan bakar dan bahan bangunan; kemudian kapas, rami dan serat lainnya mulai digunakan sebagai bahan baku tekstil. Metode industri pengolahan kayu secara kimia pertama muncul sehubungan dengan perkembangan industri kertas.

Kertas adalah lapisan tipis serat serat, dikompres dan direkatkan untuk menciptakan kekuatan mekanik, permukaan halus, dan mencegah tinta luntur. Awalnya, bahan baku nabati digunakan untuk membuat kertas, yang darinya serat-serat yang diperlukan dapat diperoleh secara mekanis murni, batang padi (yang disebut kertas beras), kapas, dan kain usang juga digunakan. Namun, seiring berkembangnya percetakan buku, sumber bahan mentah yang terdaftar menjadi tidak mencukupi untuk memenuhi permintaan kertas yang terus meningkat. Terutama banyak kertas yang dikonsumsi untuk mencetak koran, dan masalah kualitas (putih, kekuatan, daya tahan) kertas koran tidak menjadi masalah. Mengetahui bahwa kayu terdiri dari sekitar 50% serat, mereka mulai menambahkan kayu giling ke dalam bubur kertas. Kertas seperti itu rapuh dan cepat berubah menjadi kuning (terutama jika terkena cahaya).

Untuk meningkatkan kualitas bahan tambahan kayu pada pulp kertas, berbagai metode pengolahan kimia kayu telah diusulkan, sehingga memungkinkan untuk memperoleh selulosa yang kurang lebih murni, bebas dari zat yang menyertainya - lignin, resin dan lain-lain. Beberapa metode telah diusulkan untuk isolasi selulosa, salah satunya akan kita pertimbangkan metode sulfit.

Menurut metode sulfit, kayu yang dihancurkan “dimasak” di bawah tekanan dengan kalsium hidrosulfit. Dalam hal ini, zat-zat yang menyertainya larut, dan selulosa yang dibebaskan dari pengotor dipisahkan dengan penyaringan. Cairan sulfit yang dihasilkan merupakan limbah dalam produksi kertas. Namun, karena mengandung, bersama dengan zat lain, monosakarida yang mampu berfermentasi, mereka digunakan sebagai bahan mentah untuk produksi etil alkohol (yang disebut alkohol hidrolitik).

Selulosa tidak hanya digunakan sebagai bahan baku produksi kertas, tetapi juga digunakan untuk pengolahan kimia lebih lanjut. Selulosa eter dan ester adalah yang paling penting. Jadi, ketika selulosa diolah dengan campuran asam nitrat dan asam sulfat, selulosa nitrat diperoleh. Semuanya mudah terbakar dan meledak. Jumlah maksimum residu asam nitrat yang dapat dimasukkan ke dalam selulosa adalah tiga untuk setiap unit glukosa:

N HNO3_ N

Produk esterifikasi lengkap - selulosa trinitrat (trinitroselulosa) - harus mengandung 14,1% nitrogen sesuai rumus. Dalam prakteknya, suatu produk diperoleh dengan kandungan nitrogen yang sedikit lebih rendah (12,5/13,5%), yang dikenal dalam bidang ini sebagai piroksilin. Ketika diolah dengan eter, piroksilin menjadi gelatin; setelah pelarut menguap, massa padat tetap ada. Potongan-potongan massa ini yang dicincang halus adalah bubuk tanpa asap.

Produk nitrasi yang mengandung sekitar 10% nitrogen memiliki komposisi yang sama dengan selulosa dinitrat: dalam teknologi, produk semacam itu dikenal sebagai coloxylin. Ketika terkena campuran alkohol dan eter, larutan kental terbentuk, yang disebut collodion, yang digunakan dalam pengobatan. Jika Anda menambahkan kapur barus ke dalam larutan tersebut (0,4 bagian kapur barus per 1 bagian koloksilin) ​​dan menguapkan pelarutnya, Anda akan mendapatkan film fleksibel transparan - seluloid. Secara historis, ini adalah jenis plastik pertama yang diketahui. Sejak abad terakhir, seluloid telah banyak digunakan sebagai bahan termoplastik yang mudah digunakan untuk produksi banyak produk (mainan, pakaian laki-laki, dll.). Penggunaan seluloid dalam produksi film dan pernis nitro sangatlah penting. Kerugian serius dari bahan ini adalah sifatnya yang mudah terbakar, sehingga seluloid kini semakin banyak digantikan oleh bahan lain, khususnya selulosa asetat.