セルロースは、木材と綿という 2 つの天然物質の誘導体です。 植物では、それは機能します 重要な機能柔軟性と強さを与えます。

物質はどこで見つかったのでしょうか?

セルロースは天然物質です。 植物はそれを自ら作り出すことができます。 組成には水素、酸素、炭素が含まれます。

植物は太陽光の影響で糖を生成し、細胞によって処理され、繊維が風からの高い負荷に耐えられるようになります。 セルロースは光合成のプロセスに関与する物質です。 切り口に砂糖水を振りかけると 新鮮な木材液体はすぐに吸収されます。

セルロースの生産が始まります。 この天然の綿織物入手方法は、工業規模での綿織物生産の基礎として採用されています。 さまざまな品質のパルプを得るにはいくつかの方法があります。

製法その1

セルロースは綿の種子から天然に得られます。 毛は自動機構によって収集されますが、植物の成長には長い期間が必要です。 この方法で製造された生地は最も純粋であると考えられています。

より迅速にセルロースを木材繊維から得ることができます。 ただし、この方法では品質が大幅に低下します。 この材料は、非繊維プラスチック、セロハンの製造にのみ適しています。 また、このような材料から人造繊維を製造することもできる。

自然な受け取り方

綿実からのセルロースの生産は、長い繊維を分離することから始まります。 この素材は綿生地を作るために使用されます。 1.5cm以下の小さな部品をこう呼びます。

セルロースの製造に適しています。 組み立てられた部品は以下の条件で加熱されます。 高圧。 プロセスの所要時間は最大 6 時間になる場合があります。 材料の加熱を開始する前に、水酸化ナトリウムがそれに加えられます。

得られた物質は洗浄する必要があります。 このためには塩素が使用されますが、これも漂白剤です。 この方法によるセルロースの組成は最も純粋です (99%)。

木材からの製法その2

パルプの80～97％を得るために木材チップが使用されます 針葉樹、 化学物質。 全体を混合し、温度処理する。 調理の結果、必要な物質が放出されます。

亜硫酸水素カルシウム、二酸化硫黄、木材パルプを混合します。 得られた混合物中のセルロースは 50% 以下です。 反応の結果、炭化水素とリグニンが液体に溶解します。 固体物質は精製段階を経ます。

低品質の紙に似た塊を用意します。 この材料は、次の物質を製造するための基礎として機能します。

• エフィロフ。
• セロハン。
• ビスコース繊維。

貴重な素材から何が作られるのでしょうか？

繊維状なので衣服を作ることができます。 綿素材は上記の自然な方法で得られた99.8％天然物です。 化学反応の結果として爆発物の製造にも使用できます。 セルロースは酸が加わると活性化します。

セルロースの特性は布地の製造に応用できます。 したがって、見た目も手触りも天然繊維に似た人工繊維がそれから作られています。

• ビスコースと;
• 人工毛皮。
• 銅アンモニアシルク。

主に木材パルプから作られています。

• ワニス;
• 写真フィルム。
• 紙製品。
• プラスチック;
• 食器洗い用のスポンジ。
• 無煙の粉末。

化学反応の結果、セルロースが得られます。

• トリニトロセルロース;
• ジニトロセルロース;
• グルコース;
• 液体燃料。

セルロースは食品にも使用できます。 一部の植物（セロリ、レタス、ふすま）にはその繊維が含まれています。 でんぷんを作る原料としても使われます。 私たちはすでにそれから細い糸を作る方法を学びました - 人工ウェブは非常に耐久性があり、伸びません。

セルロースの化学式はC6H10O5です。 多糖類です。 それは以下から作られています:

• 医療用綿。
• 包帯。
• タンポン。
• ボール紙、ボール紙;
• 食品添加物E460。

物質の利点

セルロースは200度までの高温に耐えることができます。 分子は破壊されないので、それから作ることができます プラスチック製の食器再利用可能。 同時に、それは保持します 重要な品質- 弾力性。

セルロースは酸への長期間の曝露に耐えます。 水には絶対に溶けません。 人体では消化されず、吸着剤として使用されます。

微結晶セルロースは、消化器洗浄剤として代替医療で使用されています。 粉末物質は、消費される食事のカロリー量を減らす食品添加物として機能します。 これは毒素の除去、血中の糖分とコレステロールの低下に貢献します。

製法その3 - 工業用

生産現場では、パルプはさまざまな環境で調理されて製造されます。 使用される材料は試薬の種類、つまり木の種類によって異なります。

• 樹脂状の岩石。
• 落葉樹。
• 植物。

調理用の試薬にはいくつかの種類があります。

• それ以外の場合、この方法は亜硫酸塩と呼ばれます。 溶液としては、亜硫酸塩またはその混合液が用いられる。 この製造オプションでは、セルロースが針葉樹種から分離されます。 モミとトウヒはよく加工されています。
• アルカリ媒体またはソーダ法は、水酸化ナトリウムの使用に基づいています。 この溶液は、植物 (トウモロコシの茎) や樹木 (主に落葉樹) の繊維からセルロースを十分に分離します。
• 硫酸塩法では水酸化ナトリウムと硫化ナトリウムを同時に使用します。 硫化白液の製造に広く導入されています。 この技術は、第三者による化学反応が発生するため、環境に非常に悪影響を及ぼします。

最後の方法は汎用性が高いため最も一般的です。パルプはほぼすべての木から入手できます。 ただし、一度煮沸しただけでは純度はそれほど高くありません。 不純物は追加の反応によって除去されます。

• ヘミセルロースはアルカリ溶液で除去されます。
• リグニン高分子とその破壊生成物は塩素で除去され、その後アルカリで処理されます。

栄養価

デンプンとセルロースは似た構造を持っています。 実験の結果、非食用繊維から製品を得ることができました。 彼は常に人を必要としています。 摂取される食物には20％以上のでんぷんが含まれています。

科学者たちは、人体の状態に良い影響を与えるセルロースからアミロースを得ることができました。 同時に、反応中にグルコースが放出されます。 無駄のない生産が判明し、最後の物質はエタノールの製造に送られます。 アミロースは肥満を予防する手段としても機能します。

反応の結果、セルロースは固体状態で残り、容器の底に沈殿します。 残留成分は磁性ナノ粒子を使用して除去するか、液体で溶解除去します。

販売中の物質の種類

サプライヤーはさまざまな品質のパルプを手頃な価格で提供しています。 材料の主な種類をリストします。

• 硫酸セルロース 白色、針葉樹と落葉樹の2種類の木材から作られています。 包装材には未漂白の素材が使用されており、品質の悪い紙が使用されています。 断熱材およびその他の目的。
• 亜硫酸塩は、針葉樹から作られた白色でも市販されています。
• 白色粉末材料は医療用物質の製造に適しています。
• プレミアムグレードのセルロースは、塩素を使用せずに漂白することで製造されます。 原材料は、 針葉樹。 木材パルプは、スプルースとパインのチップを 20/80% の割合で組み合わせて構成されています。 得られる材料の純度は最高です。 医療に使用される無菌材料の製造に適しています。

適切なパルプを選択するには、材料の純度、引張強度、繊維長、引裂抵抗指数などの標準基準が使用されます。 水性抽出媒体の化学状態や攻撃性、湿度も定量的に示されます。 漂白パルプの形で供給されるパルプについては、比容積、白色度、粉砕サイズ、引張強度、純度などの他の指標が適用されます。

セルロースの質量を表す重要な指標は引裂き抵抗指数です。 生産される材料の目的はそれに依存します。 原料としての使用、湿度などを考慮してください。 樹脂と脂肪のレベルも重要です。 粉末の均一性は確かに重要です 技術的プロセス。 同様の目的で、シート材料の靭性と破裂強度が評価されます。

植物や動物の柔らかい部分に主に含まれています。 セルロース。セルロースは植物に柔軟性を与えます。 セルロース（繊維）は植物の多糖類であり、最も一般的なものです。 有機物地上で

ほとんどすべての緑色植物は、必要に応じてセルロースを生成します。 砂糖と同じ元素である炭素、水素、酸素が含まれています。 これらの元素は空気や水中に存在します。 葉の中で糖分が形成され、果汁に溶けて植物全体に広がります。 砂糖の大部分は植物の成長を促進し、 修復作業、残りの砂糖はセルロースに変換されます。 植物はそれを使用して新しい細胞の殻を作成します。

シュバイツァー試薬におけるセルロースの溶解

セルロースとは何ですか?

セルロースは、人工的に入手することがほとんど不可能な天然産物の 1 つです。 しかし、私たちはそれをさまざまな分野で使用します。 人は、植物が死んで水分が完全になくなった後でも、植物からセルロースを受け取ります。 たとえば、野生綿は人間が衣類を作るために使用する天然セルロースの最も純粋な形の 1 つです。

セルロースは、人間が食品として使用する植物、レタス、セロリ、ふすまの一部です。 人間の体はセルロースを消化できませんが、食事の「粗飼料」として役立ちます。 羊やラクダなどの一部の動物の胃には、これらの動物がセルロースを消化できるようにする細菌が存在します。

セルロースの酸沈殿

セルロースは貴重な原料です

セルロースは、人がさまざまな製品を受け取る貴重な原料です。 99.8% のセルロースで構成される綿は、人類がセルロース繊維から何を生産できるかを示す素晴らしい例です。 綿を硝酸と硫酸の混合物で処理すると、爆発物であるピロキシリンが生成されます。

いろいろ経ってから 化学処理セルロースから他の製品を入手できます。 その中には、写真フィルムの基礎、ワニス用の添加剤、布地製造用のビスコース繊維、セロハンおよびその他のプラスチック材料が含まれます。 セルロースは紙の製造にも使用されます。

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セルロースの組成はデンプンと同様に式（QHUiO5）で表され、セルロースの種類によってはnの値が4万に達し、相対分子量が数百万に達するものもあります。 その分子は直鎖状（分岐していない）構造をしており、その結果セルロースは繊維を形成しやすくなります。 デンプン分子には直鎖状構造と分岐状構造の両方があります。

デンプンと同様にセルロースの組成は次の式で表されます。デンプンには直鎖状構造と分枝状構造の両方があります。

デンプンと同様にセルロースの組成は次の式で表されます。デンプンは直鎖状構造と分岐状構造の両方を持っています。

セルロースには、p-D-グルコース分子の残基が含まれています。

セルロースの組成に関して最も重要な反応の 1 つはアセトリシスを伴う反応です。この反応では、無水酢酸が加水分解において水と同じ役割を果たし、同時にセルロース断片のアシル化に影響を与えます。 1879年、フランシモンはセルロースを無水酢酸と硫酸で処理し、得られた誘導体をスクラップとケーニッヒが後にセロビオースと呼ばれる二糖類の結晶性八酢酸塩であると同定した。 後者はフェーリング溶液を還元し、酸によって加水分解されて 2 モルのグルコースが生成されます。 同様の加水分解はエマルシンによっても実行され、二糖は p-グルコシドとして特徴付けられます。

データは表に示されています。 2.1 では、セルロースの組成に関する情報は得られますが、加工中のセルロースの挙動を評価するにはまったく不十分です。

これは特に、C14 がセルロースの組成にかなり早く含まれたときの放射性炭素を用いた実験で示されました。 しかし、他の多くの植物多糖類と同様に、セルロースの合成機構はまだ発見されていません。 生物の外部で合成される唯一の多糖類はデンプンとグリコーゲンだけです。

主要な（アルファ）セルロースに加えて、パルプには多くのヘミセルロース、つまりヘキソサン、ペントサン、ウロン酸などの低分子量炭化水素が含まれています。 セルロースの組成には残留リグニン (約 03%) も含まれていますが、抗酸化特性があるため、これを完全に除去するのは現実的ではありません。

セルロース分子中のD-グルコース残基の数は数千個に達し、これは1モルに相当します。 セルロースの D-グルコ-ea はアームチェア型構造をしており、これによりポリグルコシド鎖のヘリックスの可能性が排除され、セルロース分子は厳密に直線構造を維持します。

綿繊維の発達中に細胞壁の組成の変化を観察すると、ガラクトース、マンノース、ラムノース、アラビノース、フコース、ウロン酸、および非セルロースグルコースの残留量が最大量になると、綿繊維の形成の終わりに相当することがわかりました。一次壁、または二次壁の形成の始まり。 繊維の発達が終了するまで、セルロースの一部であるキシロースとグルコース残基の絶対量のみが増加します。

綿中のセルロースの生合成に関して興味深いデータが得られています。 最初の炭素原子に C14 で標識されたグルコースを導入すると、放射能の 44% がセルロースの組成中に検出され、残りの 56% が他の化合物中に検出されました。 したがって、繊維形成の期間中、セルロースはグルコースを含む主な化合物です。

得られた塊を紡糸口金（耐久性のある耐熱性と耐食性を備えた平底の小さな容器で、直径0.04～1mmの小さな穴が数万個もある）に通して沈殿浴に入れます。硫酸溶液を使用すると糸が得られます。 硫酸と相互作用すると、アルカリが中和され、ビスコースが分解して二硫化炭素が分離し、組成が多少変化した光沢のあるセルロースの糸が形成されます。 これらの糸はビスコース繊維です。 ビスコース繊維を得るプロセスの本質は、まず、繊維形成用の不溶性セルロースを可溶性状態に移行させることである。 その後、再び不溶性状態に移行します。

さまざまな起源のセルロースの組成には、アルデヒド、カルボキシル、ヒドロキシルなどの官能基が含まれています。 リグニンには、大量の官能基、主にメタキシル基とヒドロキシル基、一定量のカルボニル基および二重結合も含まれています。 構造と組成の特殊性により、セルロース繊維は高い引張弾性率と優れた強度を持ち、また繊維のリボン状の形状により十分な柔軟性を備えています。 針葉樹 (針葉樹) と広葉樹 (広葉樹) の繊維は、厚さが等しいため、異なる柔軟性を示します。

抽出度は、元のセルロースの質量に対する、圧縮されたアルカリセルロースの質量の比率です。 一般に、アルカリセルロースは、元のセルロースの質量と比較して重量が 3 倍増加するまで圧縮されます。これは、29 ～ 31% のα-セルロース、16 ～ 17% の NaOH、および 54 ～ 57% の水の含有量に相当します。 。 このセルロースの組成では、約 7 ～ 8% の NaOH (アルカリ性セルロースの重量に対して) が化学化合物または分子化合物の形でセルロースと結合し、約 9% が吸着されます。

セルロースは何のためにあるのでしょうか？

セルロース - 天然物であり、自然な方法でのみ入手できます、人工的に合成されたものではありません。 セルロースの最も純粋な形態は綿実毛です。 現在、セルロースは綿と木材パルプの 2 種類の天然原料のみから得られます。 綿はいらない 複雑なプロセスその後、それから人工繊維や非繊維プラスチックを製造するための加工。 綿からセルロースを得るプロセスは次のとおりです。まず綿実から長い繊維が分離され、実際に綿織物の原料となります。 その後、長さ15 mm以下の短い毛である「糸くず」または綿毛が残ります。 綿実から分離されたリントは、圧力下で 2 ～ 6 時間加熱されます。 この場合、3％水酸化ナトリウム溶液も使用されます。 その後、洗浄し、塩素で漂白し、再度洗浄し、乾燥する。 その結果、純度99%のセルロースが得られます。 最も純粋なセルロースです。

木材パルプからは、より「汚れた」セルロースが得られます。これには、純粋なセルロースが 97% 以下含まれています。 木材パルプは針葉樹から作られます。 木材チップは、二酸化硫黄と重亜硫酸カルシウムとともに圧力沸騰されます。 木材パルプの約半分を占めるリグニンと炭化水素が溶液中に放出されます。 その結果、得られた材料を洗浄、漂白、洗浄すると、緩んだ紙に似たものが得られます。 この材料には 80 ～ 97% のセルロースが含まれています。 このようにして得られたセルロースは、ビスコース繊維やセロファンの製造に使用できます。 さらに、エステルやエーテルもそれから得られます。

セルロースはさまざまな産業で使用されており、たとえば衣服は綿から縫製されていますが、綿は 99.8% が天然セルロースで構成されています。 そして、爆発性のパイロキシリンを手に入れるために必要なのは、 化学反応- 綿に硝酸と硫酸を塗布します。

人間もセルロースを食物として利用します。 レタスやセロリなど、多くの食用植物の一部です。 ふすま入り たくさんの人体に必要なセルロース。 セルロースは人間がリサイクルすることはできませんが、 消化器系、彼女は「粗飼料」のようなものを表します。 また、セルロースを加工して写真フィルムの基材、ワニスの添加剤、各種プラスチック材料などに加工することもできます。

セルロースの化学的性質。

1. セルロースはよく燃えることは日常生活から知られています。

2. 空気に触れずに木材を加熱すると、セルロースの熱分解が起こります。 これにより、揮発性有機物質、水、木炭が生成されます。

3. 中で オーガニック製品木材の分解 - メチルアルコール、酢酸、アセトン。

4. セルロース高分子はでんぷんを形成するものと同様の単位で構成されており、加水分解を受け、その加水分解生成物はでんぷんと同様にグルコースとなります。

5. 濃硫酸で湿らせた濾紙（セルロース）を磁器乳鉢で粉砕し、得られたスラリーを水で希釈し、酸をアルカリで中和し、デンプンの場合と同様に、溶液の反応をテストする場合水酸化銅(II)と反応させると、酸化銅(I)の出現が見られます。 つまり、実験ではセルロースの加水分解が起こった。 加水分解のプロセスは、デンプンのプロセスと同様に、グルコースが形成されるまで段階的に進行します。

6. セルロースの総加水分解は、デンプンの加水分解と同じ方程式で表すことができます: (C 6 H 10 O 5) n + nH 2 O \u003d nC 6 H 12 O 6。

7. セルロースの構造単位 (C 6 H 10 O 5) n には水酸基が含まれています。

8. これらの基により、セルロースはエーテルとエステルを生成することができます。

9. セルロース硝酸エステルは非常に重要です。

セルロースの硝酸エステルの特徴。

1. 硫酸の存在下でセルロースを硝酸で処理することにより得られます。

2. 硝酸の濃度やその他の条件に応じて、セルロース分子の各単位の 1 つ、2 つ、または 3 つすべてのヒドロキシル基がエステル化反応に入ります (例: n + 3nHNO 3 → n + 3n H 2 O)。

硝酸セルロースの共通の特性は、極度の可燃性です。

ピロキシリンと呼ばれる三硝酸セルロースは、非常に爆発性の高い物質です。 無煙粉末の製造に使用されます。

酢酸セルロースと三酢酸セルロースも非常に重要です。 二酢酸セルロースおよび三酢酸セルロース 外観セルロースに似ています。

セルロースの使用。

1.木材の構成における機械的強度により、建築に使用されます。

2. さまざまな建具製品が作られます。

3. 繊維材料（綿、麻）の形で、糸、布地、ロープの製造に使用されます。

4. 木材から分離された（関連物質を除いた）セルロースは紙の製造に使用されます。

70. アセテート繊維の入手

アセテート繊維の特徴。

1. 古代以来、人々は衣類やさまざまな家庭用品の製造に天然繊維素材を広く使用してきました。

2. これらの素材の中には、リネン、綿などの植物由来でセルロースからなるものもあれば、ウール、シルクなどのタンパク質からなる動物由来のものもあります。

3. 人口のニーズの増加と組織技術の発展に伴い、繊維材料が不足し始めました。 繊維を人工的に入手する必要がありました。

鎖状高分子が繊維軸に沿って規則正しく配列しているのが特徴であるため、無秩序な構造をもつ天然高分子を何らかの加工により分子の規則正しい配列を持つ材料に変えるというアイデアが生まれました。

4. 人工繊維を製造するための最初の天然ポリマーとして、木材から分離されたセルロース、または繊維が除去された後に綿実から残る綿毛が採取されます。

5. 形成された繊維の軸に沿って線状ポリマー分子を配列するには、それらを互いに分離し、可動性を持たせ、移動できるようにする必要があります。

これは、ポリマーを溶融するか溶解することによって実現できます。

セルロースを溶かすことは不可能です。加熱するとセルロースは破壊されます。

6. セルロースは硫酸の存在下で無水酢酸で処理する必要があります (無水酢酸は酢酸よりも強力なエステル化剤です)。

7. エステル化生成物であるセルローストリアセテートを、ジクロロメタン CH 2 Cl 2 とエチルアルコールの混合物に溶解します。

8. 粘稠な溶液が形成され、その中でポリマー分子はすでに移動し、1 つまたは別の望ましい順序を取ることができます。

9. 繊維を得るために、ポリマー溶液を紡糸口金（多数の穴のある金属キャップ）に押し込みます。

溶液の細い噴流が高さ約 3 m の垂直シャフトに落ち、そこを加熱された空気が通過します。

10. 熱の作用により溶媒が蒸発し、セルローストリアセテートが細く長い繊維を形成し、それが撚られて糸になり、さらなる加工が行われます。

11. 紡糸口金の穴を通過すると、狭い川をラフティングするときの丸太のような高分子が溶液ジェットに沿って並び始めます。

12. さらなる処理の過程で、その中の高分子の配置はさらに規則的になります。

これにより、繊維とそれが形成する糸の強度が高まります。