Целлюлоза — природный полимер

Нитраты целлюлозы имеют широкое применение.

Смесь нитратов с разной степенью этерификации называется пироксилином. Пироксилин является взрывчатым веществом, основой бездымного пороха. Менее глубоко нитрованная целлюлоза (колоксилин) является сырьём для получения нитролаков (огнеопасны!). Из динитрата целлюлозы с камфорой получали целлулоид, одну из первых пластмасс, которая шла на изготовление игрушек, киноленты, галантерейных изделий.

При воздействии на целлюлозу уксусным ангидридом получают ди- или триацетатны целлюлозы, используемые в производстве искусственного волокна, которое идёт на получение тканей (триацетатного шёлка):

Применение целлюлозы

Помимо вышеназванных областей применения эфиров целлюлозы следует назвать изготовление прозрачной плёнки целлофана (в отличие от полиэтилена она шуршит и не кажется жирной на ощупь), искусственного вискозного шёлка (от лат. vis-cosus — «вязкий»), глюкозы, этилового (гидролизного) спирта, который, в свою очередь, идёт на синтез каучука. В составе природных волокнистых материалов (хлопка, льна, джута, конопли и т. п.) целлюлоза используется для изготовления нитей, тканей, канатов и бумаги. Наконец, то что целлюлоза составляет основу древесины, обеспечивает неисчерпаемый перечень областей её применения.

Роль в природе. Природа поистине творит чудеса: превращая α-глюкозу в β-глюкозу одним поворотом вокруг химической связи, она преобразует питательное вещество (крахмал) в структурный элемент клеток (целлюлозу). Описанное многофункциональное использование глюкозы как строительного звена для создания важнейших полимеров не может не вызывать восхищения!

Основные понятия

Целлюлоза • Нитраты целлюлозы • Пироксилин • Диацетат и триацетат целлюлозы

Вопросы и задания

1. Назовите основные особенности строения целлюлозы и обусловленные этими особенностями свойства.

2. Охарактеризуйте растворимость в воде всех известных вам углеводов. Почему это свойство столь важно для оценки роли веществ в процессах живой природы?

3. Составьте уравнение реакции образования динитроцеллюлозы, укажите условия её протекания.

4. Охарактеризуйте основные области применения в промышленности эфиров, образуемых целлюлозой.

5. Определите основные признаки, по которым целесообразно провести сравнение крахмала и целлюлозы. Результаты выполненного сравнения представьте в виде таблицы.

6. Если вискозу — один из распространённых эфиров целлюлозы — продавливать через тонкие щели в кислоту, образуется целлофан — дешёвый упаковочный материал. Вы умеете отличать целлофан от полиэтилена? Найдите дома образцы обоих материалов и смонтируйте из них небольшую коллекцию, укрепив на листке картона размером 10x16 см и сделав необходимые разъясняющие подписи.

Выводы

1. Уникальность структуры углеводов обусловлена наличием гибких цепочек углеродных атомов, соединённых с карбонильными и гидроксильными группами, способных к обратимым внутримолекулярным взаимодействиям, образованию циклов и множества изомеров.

2. Углеводы, содержащие в своём составе относительно большое число атомов кислорода (глюкоза), способны окисляться анаэробно — это позволяет организму жить на задержке дыхания.

3. Фотосинтез — процесс, который осуществляется в клетках зелёных растений при участии хлорофилла и приводит к образованию углеводов, в дальнейшем служащих источником энергии и строительным материалом.

4. В наиболее общем виде роль углеводов в природе состоит в следующем: они образуются в процессе фотосинтеза, запасая солнечную энергию в своих химических связях. Далее они отдают эту энергию организму в процессе окисления — именно для этого необходим кислород, поступающий в результате дыхания; либо запасают её, образуя полисахариды, способные, в свою очередь, к гидролизу.

5. Полисахариды в живой природе выполняют также строительную, защитную функции.

6. Широкая распространённость углеводов в природе делает их важнейшим промышленным сырьём.

<<< К началу параграфа