Целлюлоза мех
Целлюлоза: өсімдік талшығының негізі
Целлюлоза (лат. cellula — «клетка») — өсімдік жасушалары қабығын түзетін жоғары молекулалы көмірсу, яғни полисахарид. Оның жалпы формуласы: (C6H10O5)n. Целлюлоза өсімдік тіндеріне механикалық беріктік пен серпімділік береді және табиғаттағы ең кең таралған биополимерлердің бірі саналады.
Құрамы және түзілуі
Целлюлоза өсімдіктерде қарапайым көмірсулардан күрделі биохимиялық синтез нәтижесінде түзіледі. Оның макромолекуласы қайталанатын қарапайым буындардан тұрады: C6H10O5 — глюкозаның ангидриді (глюкопираноза).
Негізгі идея
Целлюлозаның қасиеттері оның ұзын тізбекті құрылымына және талшық ішінде молекулалардың қалай орналасатынына тікелей байланысты.
Қай өсімдіктерде көп болады?
Целлюлоза әсіресе талшық түзетін өсімдіктерде мол кездеседі. Мөлшері өсімдік түріне және тіннің табиғатына байланысты айтарлықтай өзгереді.
Мақта талшығы
шамамен 97–98%
Ағаш
шамамен 40–50%
Зығыр, қытай қалақайы (талшықты көпжылдық)
шамамен 80–90%
Біржылдық өсімдіктер сабақтары (қамыс, жүгері, астық тұқымдастар)
шамамен 30–40%
Целлюлозаның молекулалық массасы алынған шикізатқа қарай өзгеріп, кейде бірнеше миллиондаған көміртектік бірлікке дейін жетуі мүмкін.
Құрылымы және талшық беріктігі
Целлюлоза молекуласы негізінен сызықты құрылымды. Табиғи талшықтарда (мақта, зығыр, кендір және т.б.) макромолекулалар көбіне бір бағытта реттеліп орналасады, сондықтан мұндай талшықтардың механикалық беріктігі жоғары болады. Тоқу өндірісінде осы қасиет ұзын әрі берік жіп иіруге мүмкіндік береді.
Ағаштан алынатын целлюлозаның молекулалары да сызықты болғанымен, олардың орналасуы көбіне ретсіздеу және бір бағытқа толық бағдарланбайды. Сол себепті ағаш құрылымынан тікелей жіп ширату мүмкін емес.
Дисперстілік және химиялық өңдеудің әсері
Табиғи және синтетикалық жоғары молекулалы қосылыстар сияқты, целлюлоза да жартылай дисперсті жүйе болып саналады. Бұған төмен молекулалы фракциялардың болуы себеп болады. Целлюлозаны химиялық жолмен қайта өңдеу нәтижесінде алынатын материалдардың қасиеттері айтарлықтай өзгеруі мүмкін.
Целлюлоза молекулалары созылыңқы пішінді болғанымен, өңдеу әдістеріне байланысты макромолекуланың кеңістіктік күйі өзгеріп, нәтижесінде өнімнің беріктігі, икемділігі және басқа да қасиеттері түрленеді.
Ерігіштігі және ісінуі
Целлюлоза суда және сілті ерітінділерінде ерімейді, бірақ суда ісінеді. Сілтілік металдар гидрототығының ерітінділерінде, сондай-ақ кейбір тұздар мен қышқылдар ерітінділерінде ісінуі күштірек байқалады.
Қыздырғанда ыдырауы
Ағашты ауа қатыстырмай қыздырғанда, целлюлоза термиялық ыдырап, органикалық ұшқыш заттар, су және көмір түзеді. Түзілетін органикалық өнімдердің ішінде метил спирті, сірке қышқылы және ацетон кездеседі.
Табиғатта целлюлоза әдетте таза күйінде кездеспейді: ол лигнин, гемицеллюлоза және басқа да компоненттермен бірге болады.
Маңызды туындылары және қолданылуы
Целлюлозаның механикалық беріктігі жоғары болғандықтан, ол кеңінен қолданылады: мата тоқу, арқан есу, қағаз жасау сияқты өндірістердің негізгі шикізаты.
Целлюлозаны гидролиздеп, түзілген глюкозаны ашыту арқылы этил спиртін алуға болады.
Сондай-ақ целлюлозаның химиялық өңдеу арқылы алынатын эфирлері маңызды орын алады. Атап айтқанда, азот қышқылы эфирлері целлюлозаны күкірт қышқылы қатысында азот қышқылымен әрекеттестіргенде түзіледі. Бұл және басқа да туындылар жасанды талшық, жұқа пленка, лак-бояу, пластмасса және оқ-дәрі өндірісінде қолданылады.