सेल्यूलोज से क्या बनता है। सेलूलोज़ के रासायनिक और भौतिक गुण क्या हैं। एसीटेट फाइबर की विशेषता विशेषताएं
जीवन भर हम बड़ी संख्या में वस्तुओं से घिरे रहते हैं - दफ़्ती बक्से, ऑफ़सेट पेपर, प्लास्टिक बैग, विस्कोस कपड़े, बांस के तौलिये और बहुत कुछ। लेकिन कम ही लोग जानते हैं कि इनके निर्माण में सेल्यूलोज का सक्रिय रूप से उपयोग किया जाता है। यह वास्तव में जादुई पदार्थ क्या है, जिसके बिना लगभग कोई भी आधुनिक औद्योगिक उद्यम नहीं कर सकता है? इस लेख में, हम सेल्युलोज के गुणों, विभिन्न क्षेत्रों में इसके अनुप्रयोग, साथ ही साथ इसे किससे निकाला जाता है, और इसका रासायनिक सूत्र क्या है, के बारे में बात करेंगे। आइए शुरू करते हैं, शायद, शुरुआत से।
पदार्थ का पता लगाना
सेल्यूलोज के सूत्र की खोज फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंसलम पायन ने लकड़ी को उसके घटकों में अलग करने के प्रयोगों के दौरान की थी। वैज्ञानिक ने इसे नाइट्रिक एसिड से उपचारित करने के बाद पाया कि रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान कपास के समान एक रेशेदार पदार्थ बनता है। पायन द्वारा प्राप्त सामग्री के गहन विश्लेषण के बाद सेल्यूलोज का रासायनिक सूत्र प्राप्त किया गया - सी 6 एच 10 ओ 5। प्रक्रिया का विवरण 1838 में प्रकाशित हुआ था, और पदार्थ को 1839 में इसका वैज्ञानिक नाम मिला।
प्रकृति के उपहार
अब यह निश्चित रूप से ज्ञात है कि पौधों और जानवरों के लगभग सभी नरम भागों में कुछ मात्रा में सेल्यूलोज होता है। उदाहरण के लिए, पौधों को इस पदार्थ की आवश्यकता सामान्य वृद्धि और विकास के लिए, या यों कहें, नवगठित कोशिकाओं के गोले के निर्माण के लिए होती है। रचना पॉलीसेकेराइड को संदर्भित करती है।
उद्योग में, एक नियम के रूप में, प्राकृतिक सेल्यूलोज को शंकुधारी और पर्णपाती पेड़ों से निकाला जाता है - सूखी लकड़ी में इस पदार्थ का 60% तक होता है, साथ ही साथ कपास के कचरे को संसाधित करके, जिसमें लगभग 90% सेल्यूलोज होता है।
यह ज्ञात है कि यदि लकड़ी को निर्वात में गर्म किया जाता है, अर्थात बिना हवा की पहुंच के, सेल्यूलोज का थर्मल अपघटन होगा, जिसके कारण एसीटोन, मिथाइल अल्कोहल, पानी, एसिटिक एसिड और चारकोल बनते हैं।
ग्रह के समृद्ध वनस्पतियों के बावजूद, उद्योग के लिए आवश्यक रासायनिक फाइबर की मात्रा का उत्पादन करने के लिए जंगल अब पर्याप्त नहीं हैं - सेलूलोज़ का उपयोग बहुत व्यापक है। इसलिए, इसे भूसे, नरकट, मकई के डंठल, बांस और नरकट से तेजी से निकाला जाता है।
सिंथेटिक सेलुलोज कोयला, तेल, प्राकृतिक गैस और शेल से विभिन्न तकनीकी प्रक्रियाओं का उपयोग करके प्राप्त किया जाता है।
जंगल से कार्यशालाओं तक
आइए लकड़ी से तकनीकी लुगदी के निष्कर्षण को देखें - यह एक जटिल, रोचक और लंबी प्रक्रिया है। सबसे पहले, लकड़ी को उत्पादन में लाया जाता है, बड़े टुकड़ों में देखा जाता है और छाल को हटा दिया जाता है।
फिर साफ किए गए सलाखों को चिप्स में संसाधित किया जाता है और सॉर्ट किया जाता है, जिसके बाद उन्हें लाइ में उबाला जाता है। इस प्रकार प्राप्त गूदे को क्षार से अलग किया जाता है, फिर सुखाया जाता है, काटा जाता है और शिपमेंट के लिए पैक किया जाता है।
रसायन विज्ञान और भौतिकी
सेल्यूलोज के गुणों में कौन से रासायनिक और भौतिक रहस्य छिपे हैं, इस तथ्य के अलावा कि यह एक पॉलीसेकेराइड है? सबसे पहले, यह पदार्थ सफेद रंग. यह आसानी से जलता है और अच्छी तरह जलता है। यह पानी के जटिल यौगिकों में कुछ धातुओं (तांबा, निकल) के हाइड्रॉक्साइड के साथ, अमाइन के साथ-साथ सल्फ्यूरिक और ऑर्थोफोस्फोरिक एसिड, जिंक क्लोराइड का एक केंद्रित समाधान में घुल जाता है।
सेल्युलोज उपलब्ध घरेलू सॉल्वैंट्स और साधारण पानी में नहीं घुलता है। ऐसा इसलिए है क्योंकि इस पदार्थ के लंबे तंतुमय अणु एक प्रकार के बंडलों में जुड़े होते हैं और एक दूसरे के समानांतर होते हैं। इसके अलावा, इस पूरे "निर्माण" को हाइड्रोजन बांड के साथ प्रबलित किया जाता है, यही वजह है कि एक कमजोर विलायक या पानी के अणु बस इस मजबूत जाल में प्रवेश और नष्ट नहीं कर सकते हैं।
सबसे पतले धागे, जिनकी लंबाई 3 से 35 मिलीमीटर तक होती है, बंडलों में जुड़े होते हैं - इस तरह सेल्यूलोज की संरचना को योजनाबद्ध रूप से दर्शाया जा सकता है। कपड़ा उद्योग में लंबे रेशों का उपयोग किया जाता है, छोटे रेशों के उत्पादन में, उदाहरण के लिए, कागज और कार्डबोर्ड।
सेल्युलोज पिघलता नहीं है और भाप में नहीं बदलता है, हालांकि, 150 डिग्री सेल्सियस से ऊपर गर्म होने पर यह टूटना शुरू हो जाता है, कम आणविक यौगिकों - हाइड्रोजन, मीथेन और कार्बन मोनोऑक्साइड (कार्बन मोनोऑक्साइड) को मुक्त करता है। 350 o C और उससे अधिक के तापमान पर, सेल्यूलोज जल जाता है।
अच्छे के लिए बदलाव
रासायनिक प्रतीकों में सेल्यूलोज का वर्णन इस प्रकार किया गया है, जिसका संरचनात्मक सूत्र स्पष्ट रूप से ग्लूकोसिडिक अवशेषों को दोहराते हुए एक लंबी-श्रृंखला बहुलक अणु दिखाता है। उनमें से एक बड़ी संख्या को इंगित करते हुए "एन" नोट करें।
वैसे, Anselm Payen द्वारा प्राप्त सेल्यूलोज के सूत्र में कुछ परिवर्तन हुए हैं। 1934 में, एक अंग्रेजी कार्बनिक रसायनज्ञ, पुरस्कार विजेता नोबेल पुरुस्कारवाल्टर नॉर्मन हॉवर्थ ने स्टार्च, लैक्टोज और सेल्युलोज सहित अन्य शर्करा के गुणों का अध्ययन किया। इस पदार्थ की हाइड्रोलाइज़ करने की क्षमता की खोज करने के बाद, उन्होंने पायन के शोध में अपना समायोजन किया, और सेल्यूलोज सूत्र को "n" मान के साथ पूरक किया गया, जो ग्लाइकोसिडिक अवशेषों की उपस्थिति को दर्शाता है। फिलहाल यह इस तरह दिखता है: (सी 5 एच 10 ओ 5) एन।
सेलूलोज़ ईथर
यह महत्वपूर्ण है कि सेल्युलोज अणु में हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं जिन्हें अल्काइलेटेड और एसाइलेटेड किया जा सकता है, इस प्रकार विभिन्न एस्टर बनते हैं। यह सेल्युलोज के सबसे महत्वपूर्ण गुणों में से एक है। विभिन्न यौगिकों का संरचनात्मक सूत्र इस तरह दिख सकता है:
सेल्युलोज ईथर सरल और जटिल होते हैं। सरल हैं मिथाइल-, हाइड्रॉक्सीप्रोपाइल-, कार्बोक्सिमिथाइल-, एथिल-, मिथाइलहाइड्रॉक्सीप्रोपाइल- और सायनेथाइलसेलुलोज। जटिल वाले नाइट्रेट्स, सल्फेट्स और सेल्युलोज एसीटेट, साथ ही एसिटोप्रोपियोनेट्स, एसिटाइलफथालसेल्युलोज और एसीटोब्यूटाइरेट्स हैं। ये सभी एस्टर दुनिया के लगभग सभी देशों में प्रति वर्ष सैकड़ों-हजारों टन में उत्पादित होते हैं।
फिल्म से टूथपेस्ट तक
यह किस लिए हैं? एक नियम के रूप में, सेल्यूलोज ईथर व्यापक रूप से कृत्रिम फाइबर, विभिन्न प्लास्टिक, सभी प्रकार की फिल्मों (फोटोग्राफिक वाले सहित), वार्निश, पेंट के उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है, और ठोस रॉकेट ईंधन के निर्माण के लिए सैन्य उद्योग में भी उपयोग किया जाता है, निर्धूम चूर्णऔर विस्फोटक।
इसके अलावा, सेल्यूलोज ईथर को प्लास्टर और जिप्सम-सीमेंट मिश्रण, कपड़े के रंग, टूथपेस्ट, विभिन्न चिपकने वाले, सिंथेटिक डिटर्जेंट, इत्र और सौंदर्य प्रसाधनों में शामिल किया गया है। एक शब्द में, यदि 1838 में सेल्युलोज सूत्र की खोज नहीं की गई होती, आधुनिक लोगसभ्यता के कई लाभ नहीं होंगे।
लगभग जुड़वां
से कुछ आम लोगजानता है कि सेल्युलोज में एक प्रकार का जुड़वां होता है। सेल्यूलोज और स्टार्च का सूत्र समान है, लेकिन वे दो पूरी तरह से अलग पदार्थ हैं। क्या अंतर है? इस तथ्य के बावजूद कि ये दोनों पदार्थ प्राकृतिक बहुलक हैं, स्टार्च के पोलीमराइजेशन की डिग्री सेल्युलोज की तुलना में बहुत कम है। और अगर आप गहराई में जाकर इन पदार्थों की संरचनाओं की तुलना करें, तो आप पाएंगे कि सेल्यूलोज मैक्रोमोलेक्यूल्स रैखिक रूप से और केवल एक दिशा में व्यवस्थित होते हैं, जिससे फाइबर बनते हैं, जबकि स्टार्च माइक्रोपार्टिकल्स थोड़े अलग दिखते हैं।
अनुप्रयोग
लगभग शुद्ध सेल्युलोज के सर्वोत्तम दृश्य उदाहरणों में से एक साधारण चिकित्सा कपास ऊन है। जैसा कि आप जानते हैं, यह सावधानी से साफ किए गए कपास से प्राप्त किया जाता है।
दूसरा, कोई कम इस्तेमाल किया जाने वाला सेलूलोज़ उत्पाद कागज नहीं है। वास्तव में, यह सेल्यूलोज फाइबर की सबसे पतली परत है, जिसे ध्यान से दबाया जाता है और एक साथ चिपकाया जाता है।
इसके अलावा, सेल्यूलोज से विस्कोस कपड़े का उत्पादन किया जाता है, जो कारीगरों के कुशल हाथों के तहत जादुई रूप से सुंदर कपड़े, असबाबवाला फर्नीचर के लिए असबाब और विभिन्न सजावटी ड्रैपरियों में बदल जाता है। विस्कोस का उपयोग तकनीकी बेल्ट, फिल्टर और टायर डोरियों के निर्माण के लिए भी किया जाता है।
आइए सिलोफ़न के बारे में न भूलें, जो विस्कोस से प्राप्त होता है। इसके बिना डाकघरों के सुपरमार्केट, दुकानों, पैकेजिंग विभागों की कल्पना करना मुश्किल है। सिलोफ़न हर जगह है: इसमें कैंडी लपेटी जाती है, इसमें अनाज और पके हुए सामान पैक किए जाते हैं, साथ ही गोलियां, चड्डी और कोई भी उपकरण, मोबाइल फोन से लेकर टीवी रिमोट कंट्रोल तक।
इसके अलावा, शुद्ध माइक्रोक्रिस्टलाइन सेलुलोज वजन घटाने की गोलियों में शामिल है। एक बार पेट में, वे सूज जाते हैं और परिपूर्णता की भावना पैदा करते हैं। प्रति दिन खाए जाने वाले भोजन की मात्रा क्रमशः काफी कम हो जाती है, वजन कम हो जाता है।
जैसा कि आप देख सकते हैं, सेल्युलोज की खोज ने न केवल रासायनिक उद्योग में, बल्कि चिकित्सा में भी एक वास्तविक क्रांति ला दी।
सेलूलोज़ एक रैखिक आणविक संरचना के साथ पौधे की उत्पत्ति के ग्लूकोज (अर्थात् बीटा-ग्लूकोज अवशेष) का एक प्राकृतिक बहुलक है। दूसरे तरीके से सेल्यूलोज को फाइबर भी कहा जाता है। इस बहुलक में पौधों में पाए जाने वाले कार्बन का पचास प्रतिशत से अधिक होता है। सेल्युलोज हमारे ग्रह पर कार्बनिक मूल के यौगिकों में पहले स्थान पर है।
शुद्ध सेल्यूलोज कपास फाइबर (निन्यानबे प्रतिशत तक) या सन फाइबर (पचास प्रतिशत तक) है। लकड़ी में पचास प्रतिशत तक सेल्यूलोज होता है, पुआल में तीस प्रतिशत सेल्यूलोज होता है। इसमें से बहुत कुछ और भांग में।
सेल्युलोज सफेद होता है। सल्फ्यूरिक एसिड इसे नीला कर देता है, और आयोडीन इसे भूरा कर देता है। सेल्यूलोज कठोर और रेशेदार, स्वादहीन और गंधहीन होता है, दो सौ डिग्री सेल्सियस के तापमान पर नहीं टूटता, बल्कि दो सौ पचहत्तर डिग्री सेल्सियस (यानी यह एक दहनशील पदार्थ है) के तापमान पर प्रज्वलित होता है, और जब तीन सौ साठ डिग्री सेल्सियस तक गरम किया जाता है, यह जलता है। इसे पानी में नहीं घोला जा सकता है, लेकिन इसे कॉपर हाइड्रॉक्साइड के साथ अमोनिया के घोल में घोला जा सकता है। फाइबर एक बहुत मजबूत और लोचदार सामग्री है।
जीवित जीवों के लिए सेलूलोज़ का मूल्य
सेल्युलोज पॉलीसेकेराइड कार्बोहाइड्रेट को संदर्भित करता है।
एक जीवित जीव में, कार्बोहाइड्रेट के कार्य इस प्रकार हैं:
- संरचना और समर्थन का कार्य, चूंकि कार्बोहाइड्रेट सहायक संरचनाओं के निर्माण में शामिल हैं, और सेल्युलोज पौधे की कोशिका की दीवारों की संरचना का मुख्य घटक है।
- सुरक्षात्मक कार्य पौधों की विशेषता (कांटों या कांटों)। पौधों पर इस तरह की संरचनाओं में मृत पौधों की कोशिकाओं की दीवारें होती हैं।
- प्लास्टिक फ़ंक्शन (एनाबॉलिक फ़ंक्शन का दूसरा नाम), क्योंकि कार्बोहाइड्रेट जटिल आणविक संरचनाओं के घटक हैं।
- ऊर्जा प्रदान करने का कार्य, चूंकि कार्बोहाइड्रेट जीवित जीवों के लिए एक ऊर्जा स्रोत हैं।
- भंडारण कार्य, क्योंकि जीवित जीव अपने ऊतकों में पोषक तत्वों के रूप में कार्बोहाइड्रेट का भंडारण करते हैं।
- आसमाटिक कार्य, चूंकि कार्बोहाइड्रेट एक जीवित जीव के अंदर आसमाटिक दबाव के नियमन में शामिल होते हैं (उदाहरण के लिए, रक्त में एक सौ मिलीग्राम से एक सौ दस मिलीग्राम ग्लूकोज होता है, और रक्त आसमाटिक दबाव रक्त में इस कार्बोहाइड्रेट की एकाग्रता पर निर्भर करता है। ) आसमाटिक परिवहन पोषक तत्वों को लंबे पेड़ के तने तक पहुंचाता है, क्योंकि इस मामले में केशिका परिवहन अक्षम है।
- रिसेप्टर्स का कार्य, चूंकि कुछ कार्बोहाइड्रेट सेल रिसेप्टर्स (सेल सतह पर अणु या सेल साइटोप्लाज्म में घुलने वाले अणु) के ग्रहणशील भाग का हिस्सा होते हैं। रिसेप्टर एक निश्चित के साथ संबंध के लिए एक विशेष तरीके से प्रतिक्रिया करता है रासायनिक अणु, जो एक बाहरी सिग्नल को ट्रांसमिट करता है, और इस सिग्नल को सेल तक ही पहुंचाता है।
सेल्यूलोज की जैविक भूमिका इस प्रकार है:
- फाइबर पौधों की कोशिका झिल्ली का मुख्य संरचनात्मक हिस्सा है। प्रकाश संश्लेषण के परिणामस्वरूप बनता है। प्लांट सेल्युलोज शाकाहारी जानवरों (उदाहरण के लिए, जुगाली करने वाले) का भोजन है, उनके शरीर में फाइबर एंजाइम सेल्युलेस द्वारा टूट जाता है। यह काफी दुर्लभ है, इसलिए शुद्ध फ़ॉर्ममानव भोजन में सेल्यूलोज का उपयोग नहीं किया जाता है।
- भोजन में फाइबर एक व्यक्ति को तृप्ति की भावना देता है और उसकी आंतों की गतिशीलता (पेरिस्टलसिस) में सुधार करता है। सेल्यूलोज तरल को बांधने में सक्षम है (सेल्यूलोज के प्रति ग्राम तरल के शून्य बिंदु चार दसवें हिस्से तक)। यह बैक्टीरिया द्वारा बड़ी आंत में मेटाबोलाइज किया जाता है। फाइबर को ऑक्सीजन की भागीदारी के बिना वेल्डेड किया जाता है (शरीर में केवल एक अवायवीय प्रक्रिया होती है)। पाचन का परिणाम आंतों की गैसों का बनना और उड़ना है वसायुक्त अम्ल. इनमें से अधिकांश एसिड रक्त द्वारा अवशोषित होते हैं और शरीर के लिए ऊर्जा के रूप में उपयोग किए जाते हैं। और एसिड की मात्रा जो अवशोषित नहीं होती है, और आंतों की गैसें मल की मात्रा को बढ़ाती हैं और मलाशय में इसके प्रवेश को तेज करती हैं। साथ ही, इन अम्लों की ऊर्जा का उपयोग बड़ी आंत में लाभकारी माइक्रोफ्लोरा की मात्रा को बढ़ाने और वहां उसके जीवन का समर्थन करने के लिए किया जाता है। जब मात्रा फाइबर आहारभोजन में वृद्धि, लाभकारी आंतों के जीवाणुओं की मात्रा बढ़ जाती है और विटामिन पदार्थों के संश्लेषण में सुधार होता है।
- यदि आप भोजन में गेहूँ से बने तीस से पैंतालीस ग्राम चोकर (फाइबर युक्त) मिला दें, तो मल की मात्रा उनहत्तर ग्राम से बढ़कर दो सौ अट्ठाईस ग्राम प्रति दिन हो जाती है, और उनके चलने की अवधि कम हो जाती है। अट्ठाईस घंटे से चालीस घंटे तक। जब नियमित रूप से भोजन में फाइबर मिलाया जाता है, तो मल नरम हो जाता है, जो कब्ज और बवासीर को रोकने में मदद करता है।
- जब भोजन में बहुत अधिक फाइबर (उदाहरण के लिए, चोकर) होता है, तो शरीर स्वस्थ व्यक्ति, और रोगी का शरीर मधुमेहपहला प्रकार, ग्लूकोज के प्रति अधिक प्रतिरोधी हो जाता है।
- फाइबर, ब्रश की तरह, आंतों की दीवारों से गंदे जमा को हटाता है, विषाक्त पदार्थों को अवशोषित करता है, कोलेस्ट्रॉल लेता है और यह सब शरीर से प्राकृतिक रूप से हटा देता है। डॉक्टर इस नतीजे पर पहुंचे हैं कि जो लोग राई की रोटी और चोकर खाते हैं, उन्हें रेक्टल कैंसर होने की संभावना कम होती है।
गेहूं और राई के चोकर में, मोटे पिसे हुए आटे की रोटी में, प्रोटीन से रोटी में और चोकर में, सूखे मेवों, गाजर, अनाज और चुकंदर में सबसे अधिक फाइबर पाया जाता है।
सेलूलोज़ अनुप्रयोग
लोग पहले से ही सेल्युलोज का उपयोग करते हैं लंबे समय तक. सबसे पहले, लकड़ी सामग्री का उपयोग निर्माण के लिए ईंधन और बोर्डों के रूप में किया गया था। तब कपास, लिनन और भांग के रेशों का उपयोग विभिन्न प्रकार के कपड़े बनाने के लिए किया जाता था। उद्योग में पहली बार कागज उत्पादों के उत्पादन के विकास के कारण लकड़ी सामग्री के रासायनिक उपचार का अभ्यास किया जाने लगा।
वर्तमान में, सेल्यूलोज का उपयोग विभिन्न औद्योगिक क्षेत्रों में किया जाता है। और यह औद्योगिक जरूरतों के लिए है कि यह मुख्य रूप से लकड़ी के कच्चे माल से प्राप्त किया जाता है। सेल्युलोज का उपयोग लुगदी और कागज उत्पादों के उत्पादन में, विभिन्न कपड़ों के उत्पादन में, दवा में, वार्निश के उत्पादन में, कार्बनिक ग्लास के निर्माण में और अन्य उद्योगों में किया जाता है।
आइए इसके आवेदन पर करीब से नज़र डालें।
एसीटेट रेशम सेल्यूलोज से प्राप्त किया जाता है और इसके ईथर, गैर-प्राकृतिक फाइबर, सेल्यूलोज एसीटेट की एक फिल्म बनाई जाती है जो जलती नहीं है। धुंआ रहित बारूद पाइरोक्सिलिन से बनाया जाता है। सेल्यूलोज का उपयोग खिलौनों, फिल्म और फोटोग्राफिक फिल्म के लिए एक घनी चिकित्सा फिल्म (कोलोडियन) और सेल्युलाइड (प्लास्टिक) बनाने के लिए किया जाता है। वे धागे, रस्सियाँ, रूई, विभिन्न प्रकार के गत्ते, जहाज निर्माण के लिए निर्माण सामग्री और मकान बनाने का काम करते हैं। वे ग्लूकोज (चिकित्सा प्रयोजनों के लिए) और एथिल स्पोर्ट्स भी प्राप्त करते हैं। सेलूलोज़ का उपयोग कच्चे माल के रूप में और रासायनिक प्रसंस्करण के लिए एक पदार्थ के रूप में किया जाता है।
कागज बनाने के लिए बहुत अधिक ग्लूकोज की आवश्यकता होती है। कागज सेल्यूलोज की एक पतली रेशेदार परत है जिसे कागज उत्पाद की पतली, घनी, चिकनी सतह प्राप्त करने के लिए विशेष उपकरण पर आकार और दबाया गया है (स्याही उस पर फैलनी नहीं चाहिए)। पहले कागज बनाने के लिए केवल वनस्पति सामग्री का उपयोग किया जाता था, जिससे सही फाइबरयंत्रवत् पृथक (चावल के डंठल, कपास, लत्ता)।
लेकिन टाइपोग्राफी बहुत तेज गति से विकसित हुई, अखबार भी बनने लगे, इसलिए इस तरह से तैयार किया गया कागज पर्याप्त नहीं था। लोगों ने पाया कि लकड़ी में बहुत अधिक फाइबर होता है, इसलिए मिल्ड लकड़ी के कच्चे माल को उस पौधे के द्रव्यमान में जोड़ा जाने लगा जिससे कागज बनाया जाता था। लेकिन यह कागज जल्दी फट गया और बहुत कम समय में पीला हो गया, खासकर जब लंबे समय तक प्रकाश के संपर्क में रहा।
इसलिए, रसायनों के साथ लकड़ी की सामग्री के उपचार के विभिन्न तरीकों को विकसित किया जाने लगा, जिससे विभिन्न अशुद्धियों से शुद्ध किए गए सेलूलोज़ को अलग करना संभव हो गया।
सेलूलोज़ प्राप्त करने के लिए, चिप्स को अभिकर्मकों (अम्ल या क्षार) के घोल में लंबे समय तक उबाला जाता है, फिर परिणामी तरल को शुद्ध किया जाता है। इस प्रकार शुद्ध सेल्यूलोज का उत्पादन होता है।
सल्फ्यूरस एसिड एक एसिड अभिकर्मक है, इसका उपयोग लकड़ी से थोड़ी मात्रा में राल के साथ सेल्यूलोज के उत्पादन के लिए किया जाता है।
क्षारीय अभिकर्मकों में शामिल हैं:
- सोडा अभिकर्मक दृढ़ लकड़ी और वार्षिक से सेल्यूलोज का उत्पादन सुनिश्चित करते हैं (ऐसे सेल्यूलोज काफी महंगा है);
- सल्फेट अभिकर्मक, जिनमें से सोडियम सल्फेट सबसे आम है (सफेद शराब के उत्पादन का आधार, और यह पहले से ही किसी भी पौधे से सेलूलोज़ के निर्माण के लिए अभिकर्मक के रूप में उपयोग किया जाता है)।
उत्पादन के सभी चरणों के बाद, कागज पैकेजिंग, पुस्तकों और स्टेशनरी उत्पादों के निर्माण में चला जाता है।
उपरोक्त सभी से, हम यह निष्कर्ष निकाल सकते हैं कि सेल्यूलोज (फाइबर) का मानव आंतों के लिए एक महत्वपूर्ण सफाई और उपचार मूल्य है, और इसका उपयोग उद्योग के कई क्षेत्रों में भी किया जाता है।
सेल्यूलोज (सी 6 एच 10 ओ 5) एन -एक प्राकृतिक बहुलक, एक पॉलीसेकेराइड जिसमें β-ग्लूकोज अवशेष होते हैं, अणुओं में एक रैखिक संरचना होती है। ग्लूकोज अणु के प्रत्येक अवशेष में तीन हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, इसलिए यह पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के गुणों को प्रदर्शित करता है।
भौतिक गुण
सेल्युलोज एक रेशेदार पदार्थ है, न तो पानी में और न ही सामान्य कार्बनिक सॉल्वैंट्स में अघुलनशील, यह हीड्रोस्कोपिक है। इसमें महान यांत्रिक और रासायनिक शक्ति है।
1. सेलूलोज़, या फाइबर, पौधों का हिस्सा है, उनमें कोशिका झिल्ली बनाते हैं।
2. यहीं से इसका नाम आया है (लैटिन "सेलुला" - एक सेल से)।
3. सेल्यूलोज पौधों को आवश्यक शक्ति और लोच देता है और जैसा कि उनका कंकाल था।
4. कपास के रेशों में 98% तक सेल्युलोज होता है।
5. सन और भांग के रेशे भी ज्यादातर सेल्यूलोज होते हैं; लकड़ी में यह लगभग 50% है।
6. कागज, सूती कपड़े सेल्यूलोज उत्पाद हैं।
7. सेल्यूलोज के विशेष रूप से साफ नमूने शुद्ध कपास और फिल्टर (गैर-चिपके) कागज से प्राप्त रूई हैं।
8. प्राकृतिक पदार्थों से पृथक सेल्युलोज एक ठोस रेशेदार पदार्थ है जो या तो पानी में या सामान्य कार्बनिक सॉल्वैंट्स में नहीं घुलता है।
रासायनिक गुण
1. सेल्युलोज एक पॉलीसेकेराइड है जो ग्लूकोज बनाने के लिए हाइड्रोलिसिस से गुजरता है:
(सी 6 एच 10 ओ 5) एन + एनएच 2 ओ → एनसी 6 एच 12 ओ 6
2. सेल्युलोज - पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल, एस्टर के गठन के साथ एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है
(सी 6 एच 7 ओ 2 (ओएच) 3) एन + 3एनसीएच 3 सीओओएच → 3एनएच 2 ओ + (सी 6 एच 7 ओ 2 (ओसीओसीएच 3) 3) एन
सेल्युलोज ट्राईसेटेट
सेलूलोज़ एसीटेट कृत्रिम बहुलक हैं जिनका उपयोग एसीटेट रेशम, फिल्म (फिल्म), वार्निश के उत्पादन में किया जाता है।
आवेदन पत्र
सेलूलोज़ का उपयोग बहुत विविध है। इससे कागज, कपड़े, वार्निश, फिल्में प्राप्त होती हैं, विस्फोटकों, कृत्रिम रेशम (एसीटेट, विस्कोस), प्लास्टिक (सेल्युलाइड), ग्लूकोज और बहुत कुछ।
प्रकृति में सेल्यूलोज ढूँढना।
1. प्राकृतिक फाइबर में, सेल्यूलोज मैक्रोमोलेक्यूल्स एक दिशा में स्थित होते हैं: वे फाइबर अक्ष के साथ उन्मुख होते हैं।
2. इस मामले में मैक्रोमोलेक्यूल्स के हाइड्रॉक्सिल समूहों के बीच उत्पन्न होने वाले कई हाइड्रोजन बांड इन तंतुओं की उच्च शक्ति को निर्धारित करते हैं।
3. कपास, लिनन आदि की कताई की प्रक्रिया में, इन प्राथमिक रेशों को लंबे धागों में बुना जाता है।
4. यह इस तथ्य के कारण है कि इसमें मैक्रोमोलेक्यूल्स, हालांकि उनकी एक रैखिक संरचना है, अधिक यादृच्छिक रूप से स्थित हैं, एक दिशा में उन्मुख नहीं हैं।
ग्लूकोज के विभिन्न चक्रीय रूपों से स्टार्च और सेलूलोज़ मैक्रोमोलेक्यूल्स का निर्माण उनके गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है:
1) स्टार्च है महत्वपूर्ण उत्पादइस उद्देश्य के लिए मानव पोषण, सेल्युलोज का उपयोग नहीं किया जा सकता है;
2) इसका कारण यह है कि स्टार्च के हाइड्रोलिसिस को बढ़ावा देने वाले एंजाइम सेल्यूलोज अवशेषों के बीच के बंधनों पर कार्य नहीं करते हैं।
5. यदि आप एक चीनी मिट्टी के बरतन मोर्टार में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सिक्त फिल्टर पेपर (सेल्युलोज) के टुकड़ों को पीसते हैं और परिणामस्वरूप घोल को पानी से पतला करते हैं, और क्षार के साथ एसिड को भी बेअसर करते हैं और, स्टार्च के मामले में, प्रतिक्रिया के लिए समाधान का परीक्षण करें। कॉपर (II) हाइड्रॉक्साइड के साथ, तो कॉपर (I) ऑक्साइड का आभास दिखाई देगा। यानी प्रयोग में सेल्युलोज का हाइड्रोलिसिस हुआ। हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया, स्टार्च की तरह, ग्लूकोज बनने तक चरणों में आगे बढ़ती है।
2. नाइट्रिक एसिड की सांद्रता और अन्य स्थितियों के आधार पर, सेल्यूलोज अणु की प्रत्येक इकाई के एक, दो या सभी तीन हाइड्रॉक्सिल समूह एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रिया में प्रवेश करते हैं, उदाहरण के लिए: n + 3nHNO3 → n + 3n H2O।
सेल्युलोज का उपयोग।
एसीटेट फाइबर प्राप्त करना
68. सेलूलोज़, उसके भौतिक गुण
प्रकृति में ढूँढना। भौतिक गुण।
1. सेलूलोज़, या फाइबर, पौधों का हिस्सा है, उनमें कोशिका झिल्ली बनाते हैं।
2. यहीं से इसका नाम आया है (लैटिन "सेलुला" - एक सेल से)।
3. सेल्युलोज पौधों को आवश्यक शक्ति और लोच देता है और जैसा कि उनका कंकाल था।
4. कपास के रेशों में 98% तक सेल्युलोज होता है।
5. सन और भांग के रेशे भी ज्यादातर सेल्यूलोज होते हैं; लकड़ी में यह लगभग 50% है।
6. कागज, सूती कपड़े सेल्यूलोज उत्पाद हैं।
7. सेल्यूलोज के विशेष रूप से साफ नमूने शुद्ध कपास और फिल्टर (गैर-चिपके) कागज से प्राप्त रूई हैं।
8. प्राकृतिक पदार्थों से पृथक सेल्युलोज एक ठोस रेशेदार पदार्थ है जो या तो पानी में या सामान्य कार्बनिक सॉल्वैंट्स में नहीं घुलता है।
सेल्यूलोज की संरचना:
1) सेल्यूलोज, स्टार्च की तरह, एक प्राकृतिक बहुलक है;
2) इन पदार्थों में समान संरचना की संरचनात्मक इकाइयाँ भी होती हैं - ग्लूकोज अणुओं के अवशेष, समान आणविक सूत्र (C6H10O5) n;
3) सेल्युलोज के लिए n का मान आमतौर पर स्टार्च की तुलना में अधिक होता है: इसका औसत आणविक भार कई मिलियन तक पहुंच जाता है;
4) स्टार्च और सेल्युलोज के बीच मुख्य अंतर उनके अणुओं की संरचना में है।
प्रकृति में सेल्यूलोज ढूँढना।
1. प्राकृतिक फाइबर में, सेल्यूलोज मैक्रोमोलेक्यूल्स एक दिशा में स्थित होते हैं: वे फाइबर अक्ष के साथ उन्मुख होते हैं।
2. इस मामले में मैक्रोमोलेक्यूल्स के हाइड्रॉक्सिल समूहों के बीच उत्पन्न होने वाले कई हाइड्रोजन बांड इन तंतुओं की उच्च शक्ति को निर्धारित करते हैं।
सेलूलोज़ के रासायनिक और भौतिक गुण क्या हैं
कपास, लिनन आदि की कताई की प्रक्रिया में, इन प्राथमिक रेशों को लंबे धागों में बुना जाता है।
4. यह इस तथ्य के कारण है कि इसमें मैक्रोमोलेक्यूल्स, हालांकि उनकी एक रैखिक संरचना है, अधिक यादृच्छिक रूप से स्थित हैं, एक दिशा में उन्मुख नहीं हैं।
ग्लूकोज के विभिन्न चक्रीय रूपों से स्टार्च और सेलूलोज़ मैक्रोमोलेक्यूल्स का निर्माण उनके गुणों को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करता है:
1) स्टार्च एक महत्वपूर्ण मानव खाद्य उत्पाद है, इस उद्देश्य के लिए सेल्युलोज का उपयोग नहीं किया जा सकता है;
2) इसका कारण यह है कि स्टार्च के हाइड्रोलिसिस को बढ़ावा देने वाले एंजाइम सेल्यूलोज अवशेषों के बीच के बंधनों पर कार्य नहीं करते हैं।
69. सेल्युलोज के रासायनिक गुण और उसका अनुप्रयोग
1. से रोजमर्रा की जिंदगीसेल्युलोज अच्छी तरह से जलने के लिए जाना जाता है।
2. जब लकड़ी को बिना हवा के गर्म किया जाता है, तो सेल्यूलोज का थर्मल अपघटन होता है। यह अस्थिर पैदा करता है कार्बनिक पदार्थ, पानी और लकड़ी का कोयला।
3. लकड़ी के कार्बनिक अपघटन उत्पादों में मिथाइल अल्कोहल, एसिटिक एसिड, एसीटोन हैं।
4. सेल्युलोज मैक्रोमोलेक्यूल्स में स्टार्च बनाने वाली इकाइयों के समान इकाइयाँ होती हैं, यह हाइड्रोलिसिस से गुजरता है, और इसके हाइड्रोलिसिस का उत्पाद, जैसे स्टार्च, ग्लूकोज होगा।
5. यदि आप एक चीनी मिट्टी के बरतन मोर्टार में केंद्रित सल्फ्यूरिक एसिड के साथ सिक्त फिल्टर पेपर (सेल्युलोज) के टुकड़ों को पीसते हैं और परिणामस्वरूप घोल को पानी से पतला करते हैं, और क्षार के साथ एसिड को भी बेअसर करते हैं और, स्टार्च के मामले में, प्रतिक्रिया के लिए समाधान का परीक्षण करें। कॉपर (II) हाइड्रॉक्साइड के साथ, तो कॉपर (I) ऑक्साइड का आभास दिखाई देगा।
69. सेल्युलोज के रासायनिक गुण और उसका अनुप्रयोग
यानी प्रयोग में सेल्युलोज का हाइड्रोलिसिस हुआ। हाइड्रोलिसिस की प्रक्रिया, स्टार्च की तरह, ग्लूकोज बनने तक चरणों में आगे बढ़ती है।
6. सेल्युलोज के कुल हाइड्रोलिसिस को स्टार्च के हाइड्रोलिसिस के समान समीकरण द्वारा व्यक्त किया जा सकता है: (C6H10O5) n + nH2O = nC6H12O6।
7. सेल्यूलोज (C6H10O5) n की संरचनात्मक इकाइयों में हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं।
8. इन समूहों के कारण सेल्यूलोज ईथर और एस्टर दे सकता है।
9. सेल्युलोज नाइट्रिक एसिड एस्टर का बहुत महत्व है।
सेल्यूलोज के नाइट्रिक एसिड एस्टर की विशेषताएं।
1. सल्फ्यूरिक एसिड की उपस्थिति में नाइट्रिक एसिड के साथ सेलूलोज़ का इलाज करके वे प्राप्त किए जाते हैं।
2. नाइट्रिक एसिड की सांद्रता और अन्य स्थितियों के आधार पर, सेल्युलोज अणु की प्रत्येक इकाई के एक, दो या सभी तीन हाइड्रॉक्सिल समूह एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रिया में प्रवेश करते हैं, उदाहरण के लिए: n + 3nHNO3 -> n + 3n H2O।
सेल्यूलोज नाइट्रेट्स की एक सामान्य संपत्ति उनकी अत्यधिक ज्वलनशीलता है।
सेल्युलोज ट्रिनिट्रेट, जिसे पाइरोक्सिलिन कहा जाता है, एक अत्यधिक विस्फोटक पदार्थ है। इसका उपयोग धुआं रहित पाउडर बनाने के लिए किया जाता है।
सेलूलोज़ एसीटेट और सेलूलोज़ ट्राइसेटेट भी बहुत महत्वपूर्ण हैं। सेल्युलोज डायसेटेट और ट्राईसेटेट उपस्थितिसेल्युलोज के समान।
सेल्युलोज का उपयोग।
1. लकड़ी की संरचना में इसकी यांत्रिक शक्ति के कारण, इसका उपयोग निर्माण में किया जाता है।
2. इससे विभिन्न जॉइनरी उत्पाद बनाए जाते हैं।
3. रेशेदार सामग्री (कपास, लिनन) के रूप में इसका उपयोग धागे, कपड़े, रस्सियों के निर्माण के लिए किया जाता है।
4. लकड़ी से पृथक सेल्युलोज (संबंधित पदार्थों से मुक्त) का उपयोग कागज बनाने के लिए किया जाता है।
ओ.ए. नोस्कोवा, एम.एस. फेडोसेव
लकड़ी की रसायन शास्त्र
और सिंथेटिक पॉलिमर
भाग 2
स्वीकृत
विश्वविद्यालय की संपादकीय और प्रकाशन परिषद
व्याख्यान नोट्स के रूप में
पब्लिशिंग हाउस
पर्म राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय
समीक्षक:
कैंडी तकनीक। विज्ञान डॉ। नागिमोव
(सीजेएससी "कार्बोकम");
कैंडी तकनीक। विज्ञान, प्रो. एफ.एच. खाकीमोवा
(पर्म राज्य तकनीकी विश्वविद्यालय)
नोस्कोवा, ओ.ए.
H84 लकड़ी और सिंथेटिक पॉलिमर का रसायन: व्याख्यान नोट्स: 2 घंटे में / O.A. नोस्कोवा, एम.एस. फेडोसेव। - पर्म: पब्लिशिंग हाउस ऑफ पर्म। राज्य तकनीक। अन-टा, 2007. - भाग 2. - 53 पी।
आईएसबीएन 978-5-88151-795-3
लकड़ी के मुख्य घटकों (सेल्युलोज, हेमिकेलुलोज, लिग्निन और अर्क) की रासायनिक संरचना और गुणों के बारे में जानकारी प्रदान की गई है। लकड़ी के रासायनिक प्रसंस्करण के दौरान या सेलूलोज़ के रासायनिक संशोधन के दौरान होने वाली इन घटकों की रासायनिक प्रतिक्रियाओं पर विचार किया जाता है। यह भी दिया गया सामान्य जानकारीखाना पकाने की प्रक्रियाओं के बारे में।
विशेषता 240406 "लकड़ी के रासायनिक प्रसंस्करण की तकनीक" के छात्रों के लिए डिज़ाइन किया गया।
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"पर्म राज्य
तकनीकी विश्वविद्यालय", 2007
परिचय………………………………………………………………………… | ……5 | |||
1. सेल्युलोज का रसायन ………………………………………………….. | …….6 | |||
1.1. सेल्युलोज की रासायनिक संरचना …………………………….. | .…..6 | |||
1.2. सेल्युलोज की रासायनिक अभिक्रियाएँ …………………………………….. | .……8 | |||
1.3. सेल्युलोज पर क्षार विलयनों की क्रिया ………………… | …..10 | |||
1.3.1. क्षारीय सेल्युलोज ……………………………। | .…10 | |||
1.3.2. क्षार के घोल में तकनीकी सेलुलोज की सूजन और घुलनशीलता ……………………………………… | .…11 | |||
1.4. सेल्युलोज का ऑक्सीकरण ……………………………………….. | .…13 | |||
1.4.1. सेलूलोज़ के ऑक्सीकरण के बारे में सामान्य जानकारी। हाइड्रोक्सीसेल्यूलोज… | .…13 | |||
1.4.2. ऑक्सीडेटिव प्रतिक्रियाओं की मुख्य दिशाएँ ……… | .…14 | |||
1.4.3. हाइड्रोक्सीसेल्यूलोज के गुण …………………………… सेल्युलोज के रासायनिक गुण। |
.…15 | |||
1.5. सेल्यूलोज एस्टर ……………………………। | .…15 | |||
1.5.1. सेल्यूलोज एस्टर की तैयारी के बारे में सामान्य जानकारी.. | .…15 | |||
1.5.2. सेल्युलोज नाइट्रेट्स ……………………………………… | .…16 | |||
1.5.3. सेल्युलोज xanthates ……………………………………….. | .…17 | |||
1.5.4. सेल्युलोज एसीटेट ……………………………………… | .…19 | |||
1.6. सेल्युलोज ईथर ……………………………………… | .…20 | |||
2. हेमिकेलुलोज का रसायन ………………………………………………… | .…21 | |||
2.1. हेमिकेलुलोज और उनके गुणों की सामान्य अवधारणाएँ …………………। | .…21 | |||
.2.2. पेंटोसन्स …………………………………………………….. | .…22 | |||
2.3. हेक्सोसैन …………………………………………………………… | …..23 | |||
2.4. यूरोनिक एसिड ………………………………………। | .…25 | |||
2.5. पेक्टिन पदार्थ ………………………………………… | .…25 | |||
2.6. पॉलीसेकेराइड का हाइड्रोलिसिस ……………………………………………….. | .…26 | |||
2.6.1. पॉलीसेकेराइड के हाइड्रोलिसिस की सामान्य अवधारणाएँ ………………। | .…26 | |||
2.6.2. तनु खनिज अम्लों के साथ लकड़ी के पॉलीसेकेराइड का हाइड्रोलिसिस ……………………………………….. | …27 | |||
2.6.3. केंद्रित खनिज एसिड के साथ लकड़ी के पॉलीसेकेराइड का हाइड्रोलिसिस ………………………………………। | …28 | |||
3. लिग्निन का रसायन ……………………………………………………….. | …29 | |||
3.1. लिग्निन की संरचनात्मक इकाइयाँ ………………………………। | …29 | |||
3.2. लिग्निन निष्कर्षण के तरीके ……………………………………… | …30 | |||
3.3. लिग्निन की रासायनिक संरचना ……………………………………… | …32 | |||
3.3.1. लिग्निन के कार्यात्मक समूह …………………………..32 | ||||
3.3.2. लिग्निन की संरचनात्मक इकाइयों के बीच मुख्य प्रकार के बंधन……………………………………………………………….35 | ||||
3.4. पॉलीसेकेराइड के साथ लिग्निन के रासायनिक बंधन ……………….. | ..36 | |||
3.5. लिग्निन की रासायनिक प्रतिक्रियाएं………………………………….. | ….39 | |||
3.5.1. सामान्य विशेषताएँलिग्निन की रासायनिक अभिक्रियाएँ ……….. | ..39 | |||
3.5.2. प्राथमिक इकाइयों की प्रतिक्रियाएं …………………………… | ..40 | |||
3.5.3। मैक्रोमोलेक्यूलर प्रतिक्रियाएं ………………………….. | ..42 | |||
4. निकालने वाले पदार्थ ……………………………………… | ..47 | |||
4.1. सामान्य जानकारी………………………………………………………… | ..47 | |||
4.2. निकालने वाले पदार्थों का वर्गीकरण……………………… | ..48 | |||
4.3. हाइड्रोफोबिक निकालने वाले पदार्थ …………………………। | ..48 | |||
4.4. हाइड्रोफिलिक अर्क …………………………… | ..50 | |||
5. खाना पकाने की प्रक्रियाओं की सामान्य अवधारणा …………………………। | ..51 | |||
ग्रंथ सूची सूची …………………………………………………। | ..53 | |||
परिचय
लकड़ी रसायन शास्त्र तकनीकी रसायन शास्त्र की एक शाखा है जो लकड़ी की रासायनिक संरचना का अध्ययन करती है; शिक्षा, संरचना और रसायन शास्त्र रासायनिक गुणपदार्थ जो मृत लकड़ी के ऊतक बनाते हैं; इन पदार्थों के अलगाव और विश्लेषण के तरीके, साथ ही लकड़ी और उसके व्यक्तिगत घटकों के प्रसंस्करण की प्राकृतिक और तकनीकी प्रक्रियाओं की रासायनिक प्रकृति।
2002 में प्रकाशित व्याख्यान नोट्स के पहले भाग में "लकड़ी और सिंथेटिक पॉलिमर की रसायन विज्ञान", लकड़ी की शारीरिक रचना, कोशिका झिल्ली की संरचना से संबंधित मुद्दे, रासायनिक संरचनालकड़ी, लकड़ी के भौतिक और भौतिक-रासायनिक गुण।
व्याख्यान का दूसरा भाग "लकड़ी और सिंथेटिक पॉलिमर की रसायन शास्त्र" लकड़ी के मुख्य घटकों (सेलूलोज़, हेमिकेलुलोज, लिग्निन) की रासायनिक संरचना और गुणों से संबंधित मुद्दों से संबंधित है।
व्याख्यान नोट्स खाना पकाने की प्रक्रियाओं के बारे में सामान्य जानकारी प्रदान करते हैं, अर्थात। तकनीकी लुगदी के उत्पादन पर, जिसका उपयोग कागज और कार्डबोर्ड के उत्पादन में किया जाता है। तकनीकी सेल्यूलोज के रासायनिक परिवर्तनों के परिणामस्वरूप, इसके डेरिवेटिव प्राप्त होते हैं - ईथर और एस्टर, जिससे कृत्रिम फाइबर (विस्कोस, एसीटेट), फिल्में (फिल्म, फोटो, पैकेजिंग फिल्में), प्लास्टिक, वार्निश, चिपकने वाले उत्पादित होते हैं। सार के इस भाग में सेल्यूलोज ईथर की तैयारी और गुणों पर भी संक्षेप में चर्चा की गई है, जिनका व्यापक रूप से उद्योग में उपयोग किया जाता है।
सेल्युलोज का रसायन
सेलूलोज़ की रासायनिक संरचना
सेलूलोज़ सबसे महत्वपूर्ण प्राकृतिक पॉलिमर में से एक है। यह पौधे के ऊतकों का मुख्य घटक है। कपास, सन और अन्य रेशेदार पौधों में प्राकृतिक सेल्यूलोज बड़ी मात्रा में पाया जाता है, जिससे प्राकृतिक कपड़ा सेल्यूलोज फाइबर प्राप्त होते हैं। कपास के रेशे लगभग शुद्ध सेल्युलोज (95-99%) होते हैं। सेल्यूलोज (तकनीकी सेल्युलोज) के औद्योगिक उत्पादन का एक अधिक महत्वपूर्ण स्रोत हैं लकड़ी वाले पौधे. विभिन्न वृक्ष प्रजातियों की लकड़ी में, सेल्यूलोज का द्रव्यमान अंश औसतन 40-50% होता है।
सेल्युलोज एक पॉलीसेकेराइड है जिसका मैक्रोमोलेक्यूल्स अवशेषों से निर्मित होता है डी-ग्लूकोज (लिंक β -डी-एनहाइड्रोग्लुकोपाइरानोज), β-ग्लाइकोसिडिक बांड 1-4 से जुड़ा हुआ है:
सेल्यूलोज एक रैखिक होमोपोलिमर (होमोपॉली-सैकराइड) है जो हेटरोचैन पॉलिमर (पॉलीएसेटल) से संबंधित है। यह एक स्टीरियोरेगुलर पॉलीमर है, जिसकी श्रृंखला में सेलोबायोज अवशेष एक स्टीरियोरिपीटिंग लिंक के रूप में कार्य करता है। सेल्यूलोज के कुल सूत्र को (C6H10O5) के रूप में दर्शाया जा सकता है पीया [C6H7O2 (OH)3] पी. प्रत्येक मोनोमर इकाई में तीन अल्कोहल हाइड्रॉक्सिल समूह होते हैं, जिनमें से एक प्राथमिक -CH2OH और दो (C2 और C3 पर) द्वितीयक -CHOH- होते हैं।
अंतिम कड़ियाँ शेष श्रृंखला कड़ियों से भिन्न होती हैं। एक टर्मिनल लिंक (सशर्त रूप से दाएं - गैर-कम करने वाले) में एक अतिरिक्त मुफ्त माध्यमिक अल्कोहल हाइड्रॉक्सिल (C4 पर) होता है। अन्य टर्मिनल लिंक (सशर्त रूप से बाएं - कम करने वाले) में एक मुक्त ग्लाइकोसिडिक (सेमीसेटल) हाइड्रॉक्सिल (C1 में) होता है ) और, इसलिए, दो टॉटोमेरिक रूपों में मौजूद हो सकता है - चक्रीय (कोलुएसेटल) और ओपन (एल्डिहाइड):
टर्मिनल एल्डिहाइड समूह सेल्यूलोज को कम करने (बहाल करने) की क्षमता देता है। उदाहरण के लिए, सेल्युलोज तांबे को Cu2+ से Cu+ तक पुनर्स्थापित कर सकता है:
बरामद तांबे की मात्रा ( तांबे की संख्या) सेल्यूलोज श्रृंखलाओं की लंबाई की गुणात्मक विशेषता के रूप में कार्य करता है और इसकी ऑक्सीडेटिव और हाइड्रोलाइटिक गिरावट की डिग्री को दर्शाता है।
प्राकृतिक सेलूलोज़ में उच्च स्तर का पोलीमराइज़ेशन (DP) होता है: लकड़ी - 5000-10000 और उच्चतर, कपास - 14000-20000। पौधों के ऊतकों से पृथक होने पर, सेल्यूलोज कुछ हद तक नष्ट हो जाता है। तकनीकी लकड़ी के गूदे में लगभग 1000-2000 का SP होता है। सेलूलोज़ का एसपी मुख्य रूप से विस्कोमेट्रिक विधि द्वारा निर्धारित किया जाता है, सॉल्वैंट्स के रूप में कुछ जटिल आधारों का उपयोग करते हुए: तांबा अमोनिया अभिकर्मक (ओएच) 2, कप्रीथिलीनडायमाइन (ओएच) 2, कैडमियम एथिलीनडायमाइन (कैडोक्सिन) (ओएच) 2, आदि।
पौधों से पृथक सेल्युलोज हमेशा पॉलीडिस्पर्स होता है; विभिन्न लंबाई के मैक्रोमोलेक्यूल्स होते हैं। सेल्यूलोज (आणविक विषमता) की बहुविविधता की डिग्री विभाजन विधियों द्वारा निर्धारित की जाती है, अर्थात। एक निश्चित आणविक भार के साथ सेल्यूलोज के नमूने को अंशों में अलग करना। सेलूलोज़ नमूना गुण ( मशीनी शक्ति, घुलनशीलता) औसत एसपी और बहुपद की डिग्री पर निर्भर करती है।
12345678910अगला
प्रकाशन तिथि: 2015-11-01; पढ़ें: 1100 | पेज कॉपीराइट उल्लंघन
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पॉलीसेकेराइड की संरचना, गुण, कार्य (होमो- और हेटरोपॉलीसेकेराइड)।
पॉलीसैकराइडउच्च आणविक भार पदार्थ हैं बहुलक), को मिलाकर एक लंबी संख्यामोनोसैकेराइड। उनकी संरचना के अनुसार, उन्हें होमोपॉलीसेकेराइड और हेटरोपॉलीसेकेराइड में विभाजित किया गया है।
होमोपॉलीसेकेराइड्सपॉलिमर हैं जो हैं एक प्रकार के मोनोसेकेराइड से . उदाहरण के लिए, ग्लाइकोजन, स्टार्च केवल α-ग्लूकोज (α-D-glucopyranose) अणुओं से निर्मित होते हैं, β-ग्लूकोज भी एक फाइबर (सेल्युलोज) मोनोमर है।
स्टार्च।ये है रिजर्व पॉलीसेकेराइड पौधे। स्टार्च का मोनोमर है α-ग्लूकोज. खंडहर शर्करा मेंरैखिक वर्गों में स्टार्च अणु परस्पर जुड़े हुए हैं α-1,4-ग्लाइकोसिडिक , और शाखा बिंदुओं पर α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बांड .
स्टार्च दो होमोपॉलीसेकेराइड का मिश्रण है: रैखिक - एमाइलोज (10-30%) और शाखित - अमाइलोपेक्टिन (70-90%).
ग्लाइकोजन।यह मुख्य रिजर्व पॉलीसेकेराइड मानव और पशु ऊतक। ग्लाइकोजन अणु में स्टार्च एमाइलोपेक्टिन की तुलना में लगभग 2 गुना अधिक शाखित संरचना होती है। ग्लाइकोजन मोनोमर एक α-ग्लूकोज . ग्लाइकोजन अणु में, रैखिक वर्गों में ग्लूकोज अवशेष आपस में जुड़े होते हैं α-1,4-ग्लाइकोसिडिक , और शाखा बिंदुओं पर α-1,6-ग्लाइकोसिडिक बांड .
सेलूलोज़।यह सबसे आम है संरचनात्मक संयंत्र होमोपॉलीसेकेराइड। पर रैखिक फाइबर अणु मोनोमर्स β-ग्लूकोज परस्पर β-1,4-ग्लाइकोसिडिक बांड . फाइबर मानव शरीर में अवशोषित नहीं होता है, लेकिन इसकी कठोरता के कारण, यह जठरांत्र संबंधी मार्ग के श्लेष्म झिल्ली को परेशान करता है, जिससे क्रमाकुंचन को बढ़ाता है और पाचक रसों के स्राव को उत्तेजित करता है, मल के निर्माण में योगदान देता है।
पेक्टिन पदार्थ- पॉलीसेकेराइड, जिनमें से मोनोमर है डी- गैलेक्टुरोनिक एसिड , जिसके अवशेष α-1,4-ग्लाइकोसिडिक बांड द्वारा जुड़े हुए हैं। फलों और सब्जियों में निहित है और उन्हें कार्बनिक अम्लों की उपस्थिति में जेल की विशेषता है, जिसका उपयोग खाद्य उद्योग (जेली, मुरब्बा) में किया जाता है।
हेटेरोपॉलीसेकेराइड्स(म्यूकोपॉलीसेकेराइड, ग्लाइकोसामिनोग्लाइकेन्स) - पॉलिमर युक्त मोनोसैकेराइड से कुछ अलग किस्म का . संरचना द्वारा, वे प्रतिनिधित्व करते हैं
अशाखित जंजीरसे निर्मित दोहराए जाने वाले डिसैकराइड अवशेष , जिसमें शामिल होना चाहिए अमीनो चीनी (ग्लूकोसामाइन या गैलेक्टोसामाइन) और हेक्सुरोनिक एसिड (ग्लुकुरोनिक, या आइड्यूरोनिक)।
सेल्यूलोज के भौतिक, रासायनिक गुण
वे जेली जैसे पदार्थ हैं, कई कार्य करते हैं, सहित। सुरक्षात्मक (बलगम), संरचनात्मक, आधार हैं अंतरकोशिकीय पदार्थ.
शरीर में, हेटरोपॉलीसेकेराइड एक स्वतंत्र अवस्था में नहीं होते हैं, लेकिन हमेशा प्रोटीन (ग्लाइकोप्रोटीन और प्रोटीयोग्लाइकेन्स) या लिपिड (ग्लाइकोलिपिड्स) से जुड़े होते हैं।
संरचना और गुणों से अम्लीय और तटस्थ में विभाजित हैं।
एसिड हेटेरोपॉलीसैकेराइड्स:
इनमें हेक्सुरोनिक या सल्फ्यूरिक एसिड होते हैं। प्रतिनिधि:
हाईऐल्युरोनिक एसिडमुख्य है बंधन करने में सक्षम अंतरकोशिकीय पदार्थ का संरचनात्मक घटक पानी ("जैविक सीमेंट") . Hyaluronic एसिड समाधानों में एक उच्च चिपचिपाहट होती है, इसलिए वे सूक्ष्मजीवों के प्रवेश में बाधा के रूप में काम करते हैं, जल चयापचय के नियमन में भाग लेते हैं, और अंतरकोशिकीय पदार्थ का मुख्य हिस्सा हैं)।
चोंड्रोइटिन सल्फेट संरचनात्मक घटक हैंउपास्थि, स्नायुबंधन, कण्डरा, हड्डियां, हृदय वाल्व।
हेपरिन – थक्कारोधी (रक्त के थक्के को रोकता है), एक विरोधी भड़काऊ प्रभाव है, कई एंजाइमों का एक सक्रियकर्ता है।
न्यूट्रल हेटरोपॉलीसैकेराइड्स:रक्त सीरम ग्लाइकोप्रोटीन का हिस्सा हैं, लार, मूत्र, आदि के श्लेष्म, अमीनो शर्करा और सियालिक एसिड से निर्मित होते हैं। तटस्थ जीपी कई का हिस्सा हैं। एंजाइम और हार्मोन।
SIALIC ACIDS - एसिटिक या अमीनो एसिड - ग्लाइसिन के साथ न्यूरोमिनिक एसिड का एक यौगिक, कोशिका झिल्ली, जैविक तरल पदार्थ का हिस्सा होता है। सियालिक एसिड प्रणालीगत रोगों (गठिया, प्रणालीगत एक प्रकार का वृक्ष) के निदान के लिए निर्धारित किया जाता है।
पॉलीसेकेराइड के समूह से एक जटिल कार्बोहाइड्रेट, जो पौधों की कोशिका भित्ति का हिस्सा होता है, सेल्युलोज या फाइबर कहलाता है। पदार्थ की खोज 1838 में फ्रांसीसी रसायनज्ञ एंसलम पायेन ने की थी। सेलूलोज़ सूत्र - (सी 6 एच 10 ओ 5) एन।
संरचना
सामान्य विशेषताओं के बावजूद, सेल्युलोज एक अन्य पौधे पॉलीसेकेराइड - स्टार्च से भिन्न होता है। सेल्यूलोज अणु सैकराइड्स की एक लंबी, अत्यंत अशाखित श्रृंखला है। स्टार्च के विपरीत, जिसमें α-ग्लूकोज अवशेष होते हैं, इसमें कई β-ग्लूकोज अवशेष एक साथ जुड़े होते हैं।
घनी रैखिक संरचना के कारण अणु तंतु बनाते हैं।
चावल। 1. सेल्यूलोज अणु की संरचना।
सेल्युलोज में स्टार्च की तुलना में उच्च स्तर का पोलीमराइजेशन होता है।
रसीद
औद्योगिक परिस्थितियों में सेल्यूलोज को लकड़ी (चिप्स) से उबाला जाता है। इसके लिए अम्लीय या क्षारीय अभिकर्मकों का उपयोग किया जाता है। उदाहरण के लिए, सोडियम हाइड्रोसल्फाइट, सोडियम हाइड्रॉक्साइड, लाइ।
खाना पकाने के परिणामस्वरूप, सेल्यूलोज कार्बनिक यौगिकों के मिश्रण से बनता है। इसे साफ करने के लिए क्षार के घोल का प्रयोग करें।
भौतिक गुण
सेल्युलोज एक बेस्वाद सफेद ठोस रेशेदार पदार्थ है। सेल्युलोज पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशील है। यह श्वित्ज़र के अभिकर्मक में घुल जाता है - तांबे (II) हाइड्रॉक्साइड का एक अमोनिया समाधान।
मुख्य भौतिक गुण:
- 200 डिग्री सेल्सियस पर गिर जाता है;
- 275 डिग्री सेल्सियस पर जलता है;
- 420 डिग्री सेल्सियस पर अनायास प्रज्वलित हो जाता है;
- 467°C पर पिघलता है।
प्रकृति में, पौधों में सेल्यूलोज पाया जाता है। यह प्रकाश संश्लेषण के दौरान बनता है और पौधों में एक संरचनात्मक कार्य करता है। यह एक खाद्य योज्य E460 है।
चावल। 2. प्लांट सेल वॉल।
रासायनिक गुण
एक सैकराइड में तीन हाइड्रॉक्सिल समूहों की उपस्थिति के कारण, फाइबर पॉलीहाइड्रिक अल्कोहल के गुणों को प्रदर्शित करता है और एस्टर के गठन के साथ एस्टरीफिकेशन प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करने में सक्षम होता है। जब ऑक्सीजन तक पहुंच के बिना विघटित हो जाता है, तो यह लकड़ी का कोयला, पानी और वाष्पशील कार्बनिक पदार्थों में विघटित हो जाता है।
फाइबर के मुख्य रासायनिक गुण तालिका में प्रस्तुत किए गए हैं।
प्रतिक्रिया |
विवरण |
समीकरण |
हाइड्रोलिसिस |
ग्लूकोज के निर्माण के साथ अम्लीय वातावरण में गर्म करने पर होता है |
(सी 6 एच 10 ओ 5) एन + एनएच 2 ओ (टी °, एच 2 एसओ 4) → एनसी 6 एच 12 ओ 6 |
एसिटिक एनहाइड्राइड के साथ |
सल्फ्यूरिक और एसिटिक एसिड की उपस्थिति में ट्राईसेटाइलसेलुलोज का निर्माण |
(सी 6 एच 10 ओ 5) एन + 3एनसीएच 3 सीओओएच (एच 2 एसओ 4) → (सी 6 एच 7 ओ 2 (ओकोच 3) 3) एन + 3एनएच 2 ओ |
नाइट्रट करना |
यह साधारण ताप पर सांद्र नाइट्रिक अम्ल के साथ अभिक्रिया करता है। एक एस्टर बनता है - सेल्यूलोज ट्रिनिट्रेट या पाइरोक्सिलिन, जिसका उपयोग धुआं रहित पाउडर बनाने के लिए किया जाता है |
(सी 6 एच 10 ओ 5) एन + एनएचएनओ 3 (एच 2 एसओ 4) → एन |
चल रहा पूर्ण ऑक्सीकरणकार्बन डाइऑक्साइड और पानी के लिए |
(सी 6 एच 10 ओ 5) एन + 6एनओ 2 (टी °) → 6एनसीओ 2 + 5एनएच 2 ओ |
चावल। 3. पायरोक्सिलिन।
सेलूलोज़ का उपयोग मुख्य रूप से कागज बनाने के साथ-साथ एस्टर, अल्कोहल, ग्लूकोज के उत्पादन के लिए किया जाता है।
हमने क्या सीखा?
सेलूलोज़ या फाइबर कार्बोहाइड्रेट के वर्ग से एक बहुलक है, जिसमें β-ग्लूकोज अवशेष होते हैं। संयंत्र में शामिल छत की भीतरी दीवार. यह एक सफेद, बेस्वाद पदार्थ है जो पानी और कार्बनिक सॉल्वैंट्स में खराब घुलनशील फाइबर बनाता है। सेल्यूलोज को लुगदी द्वारा लकड़ी से अलग किया जाता है। यौगिक एस्टरीफिकेशन और हाइड्रोलिसिस प्रतिक्रियाओं में प्रवेश करता है, और हवा की अनुपस्थिति में विघटित हो सकता है। पूरी तरह से विघटित होने पर, यह पानी और कार्बन डाइऑक्साइड बनाता है।
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