Celuloza

CELULOZA este polizaharida cea mai raspindita in natura. Ea corespunde formulei(C6 H10 O5)n, in care n are valori cuprinse intre 700-800 si 2500-3000. Impreuna cu lignina si alte substante necelulozice , ea formeaza pereti celulelor vegetale si da plantei rezistenta mecanica si elasticitate.

Formarea celulozei in plante este rezultatul unui proces de biosinteza fotochimica. Procentual celuloza din plante variaza in limite foarte largi: 7-10% pentru unele plante leguminoase, 40-50% in paiele de cereale sau stuf, 40-60% in masa lemnoasa a diferitelor specii de arbori, pina la 85-99% in plante textile.

Celuloza se obtine in general din bumbac, lemn, stuf si paie.Cea mai pura varietate de celuloza se obtine din bumbac prin egrenarea(indepartarea semintelor) si apoi spalarea vatei din capsulele plantei de bumbac.Aceasta varietate este folosita aproape exclusiv in scopuri textile.

O celuloza mai putin pura se obtine din lemn, stuf sau paie. In acestea celuloza este amestecata cu diferiti componenti necelulozici, numiti irecruste(lignina, oligozaharide, ceruri, rasini etc.), care trebuie indepartati. Separarea se poate face cu ajutorul unor reactivi acizi sau bazici care dzolva incrustele, eliberind cea mai mare parte a materialului celulozic util. Printre reactivii folositi, cel mai intrebuintat este bisulfitul de calciu, Ca (HSO3)2 (in procedeul bisulfitic) sau amestecul de sulfat de sodiu si hidroxid de sodiu (in procedeul sulfat). Celuloza rezultata este supusa albirii si serveste la fabricarea hirtiei sau la chimizare; in tara noastra productia de celuloza se realizeaza in numeroase unitati industriale.

Celuloza este o substanta solida, amorfa, de culoare alba, insolubila in apa sau in solventi organici, solubila in hidroxid tetra aminocupric, [Cu(NH3)4](OH)2 (reactiv Scheueizer). La incalzire se carbonizeaza fara sa se topeasca. Nu are gustul dulce caracteristic zaharidelor.

Prin hidroliza enzimatica, celuloza formeaza ?- glucoza; celuloza prezinta un slab caracter reducator. Aceste constatari au dus la concluzia ca lantul macro molecular de celuloza este format dintr-un mare numar de resturi de ? glucoza legate intre ele prin legaturi monocarbonilice in pozitiile 1-4 (gruparea hidroxil glucozitic de la C1 al unui rest glucozic cu gruparea hidroxil de la C4 al restului urmator). Rezulta astfel o structura filiforma a lantului macromolecular celulozic.

Numeroasele grupari hidroxil existente de-a lungul lantulului, in resturile glucozice, formeaza intre ele un numar urias de legaturi de hidrgen; aceste impacheteaza foarte strins lanturile macromoleculare si confera celulozei structua macroscopica de fir.

Din modul in care celuloza reactioneaza cu diferiti reactivi s-a dedus ca in macromolecula sa fiecare rest de glucoza prezinta trei grupari hidroxil capabila sa reactioneze chimic. Evidentiind aceste trei grupari functionale se poate scrie pentru celuloza o formula de tipul:

-OH

-(C6 H7 O2 -OH)-n

-OH

Gruparile hidroxil din celuloza au reactivite normala si participa la reactiile specifice lor: formarea de eteri, de esteri, de alcooli etc.Dupa numarul gruparilor hidroxil dintr-un rest glucozic, care participa la asemenea reactii se obtin produsi cu diferite grade de transfer.

Tratata cu amestec de acid acetic si anhidrida acetica, celuloza poate forma mono-,di-sau tri-acetatul de celuloza.

-OH -OH -O-NO2

- (C6 H7 O2 -O.CO.CH3 )n- - (C6 H7 O2 -O.OC.CH3 )n- -(C6 H7 O2 -O-NO2 )n- -OH -O-CO-CH3 -O-NO2

mononitrat de celuloza dinitrat de celuloza trinitrat de celuloza

Nitrati de celuloza sunt folositi in fabricarea de tipul pulberii fara fum si a nitrolacurilor si nitroemailurilor (lacuri de acoperire cu uscare rapida si luciu puternic).

Prin tratare cu solutii concentrate de hidroxid de sodiu,celuloza formeaza un produs de tip alcoolat (alcoxid), denumit alcoliceluloza, ce poate avea, de asemenea, diferite grade de transformare.

-OH -OH

- (C6 H7 O2 -OH )n- + nNa OH ---- (C6 H7 O2 -O?- ?a+ )n- + n H2O

-OH -OH

alcoliceluloza primara

Asemenea produsi sunt obtinuti si folositi direct la fabricarea fibrelor artificeale. Fibrele de celuloza din bumbac au lungimi de 20 - 30 mm si de aceea pot fi toarse in fire care apoi se tes.

Fibrele celulozice din lemn sunt foarte scurte, 3 - 5mm si incercarea de a le toarce nu a condus la nici un rezultat. Prin prelucrare fizico-chimica a acestora s-au realizat fibrele artificiale, denumite curent matase artificiala (au luciu asemanator cu cel al matasii naturale). Se cunosc astazi mai multe procedee de fabricat matase artificiala. Procedeul viscoza se bazeaza pe relatia ce are loc intre aicoliceluloza si sulfura de carbon, CS2 prin care se obtine xantogenatul de celuloza:

-OH -OH -OH

-(C6 H7 O2 -OH)n-+ CS2 -- -(C6 H7 O2 -OH)n- -H2 SO4 -(C6 H7 O2 -OH )n-

-ONa -O-C=S -CS2 -OH xantogenat | -NaHSO4 celuloza

de celuloza SNa

Acesta este solubil in solutie de hidroxid de sodiu, formind o solutie coloidala, vascoasa, viscoza (de unde si numele procedeului ). Trecuta prin orificii foarte fine intr-o baie de acid sulfuric diluat (filare umeda) solutia de viscoza se neutralizeaza, iar xantogenatul se descompune in celuloza si sulfura de carbon. Pe aceasta cale celuloza se regenereaza sub forma unui fir continuu, desi provine din fibre foarte scurte din lemn. Matasea viscoza este intrebuintata la fabricarea diferitelor tesaturi precum si a cordului pentru anvelope.Daca solutia de viscoza este filata, printr-o fonta fina in baie de acid sulfuric diluat