Целлюлоза

Сложный углевод из группы полисахаридов, входящий в состав клеточной стенки растений, называется целлюлозой или клетчаткой. Вещество было открыто в 1838 году французским химиком Ансельмом Пайеном. Формула целлюлозы: (C6H10O5)n.

Строение

Несмотря на общие свойства, целлюлоза отличается от другого растительного полисахарида – крахмала. Молекула целлюлозы представляет собой длинную, исключительно неразветвленную цепь сахаридов. В отличие от крахмала, который состоит из остатков α-глюкозы, он включает множество связанных между собой остатков β-глюкозы.

Благодаря плотной линейной структуре молекул они образуют волокна.

Целлюлоза

Рис. 1. Строение молекулы целлюлозы.

Целлюлоза имеет большую степень полимеризации, чем крахмал.

Получение

В промышленных условиях целлюлозу вываривают из древесины (щепы). Для этой цели используют кислотные или щелочные реагенты. Например, гидросульфит натрия, гидроксид натрия, щелок.

В результате варки образуется целлюлоза со смесью органических соединений. Для его очистки используйте щелочной раствор.

Физические свойства

Клетчатка представляет собой безвкусное белое твердое волокнистое вещество. Целлюлоза плохо растворима в воде и органических растворителях. Растворяется в реактиве Швейцера — аммиачном растворе гидроксида меди(II).

Основные физические характеристики:

  • разрушается при 200°С;
  • горит при 275°С;
  • самовоспламеняется при 420°С;
  • плавится при 467°С.

В природе целлюлоза находится в растениях. Она образуется в процессе фотосинтеза и выполняет в растениях структурную функцию. Является пищевой добавкой Е460.

Целлюлоза

Рис. 2. Стенка растительной клетки.

Химические свойства

Благодаря наличию трех гидроксильных групп в одном сахариде клетчатка проявляет свойства многоатомных спиртов и способна вступать в реакции этерификации с образованием сложных эфиров. Когда он разлагается без кислорода, он распадается на древесный уголь, воду и летучие органические соединения.

Важнейшие химические свойства волокна представлены в таблице.

Реакция

Описание

Уравнение

Гидролиз

Происходит при нагревании в кислой среде с образованием глюкозы

(C6H10O5)n + nH2O (t°, H2SO4) → nC6H12O6

С уксусным ангидридом

Образование триацетилцеллюлозы в присутствии серной и уксусной кислот

(C6H10O5)n + 3nCH3COOH (H2SO4) → (C6H7O2(OCOCH3)3)n + 3nH2O

Азотирование

Реагирует с концентрированной азотной кислотой при обычной температуре. Образуется сложный эфир — тринитрат целлюлозы или пироксилин, из которого изготавливают бездымный порох

(C6H10O5)n + nHNO3 (H2SO4) → [C6H7O2(ONO2)3]n

Горение

Полное окисление происходит до углекислого газа и воды

(C6H10O5)n + 6nO2 (t°) → 6nCO2 + 5nH2O

Целлюлоза

Рис. 3. Пироксилин.

Целлюлозу главным образом используют для изготовления бумаги, а также для производства сложных эфиров, спиртов, глюкозы.

Что мы узнали?

Целлюлоза или клетчатка – это полимер из класса углеводов, состоящий из остатков β-глюкозы. Часть стенок растительных клеток. Это белое безвкусное вещество, образующее волокна, плохо растворимые в воде и органических растворителях. Целлюлоза выделяется из древесины при варке. Соединение подвергается реакциям этерификации и гидролиза и может разлагаться в отсутствие воздуха. Когда он полностью разлагается, образуется вода и углекислый газ.