Гидролиз целлюлозы, уравнения и примеры

• Целлюлоза (клетчатка) — растительный полисахарид, являющийся самым распространенным органическим веществом на Земле.
• Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток.
• 
• Состав целлюлозы, так же как и крахмала, выражается формулой (C6H10O5)n.

Строение целлюлозы

1. Макромолекулы целлюлозы – это длинные цепи, состоящие из большого числа  остатков β–глюкозы, связанных β-1,4-гликозидными связями.
2. 
3. Иллюстрация. Фрагмент молекулы целлюлозы
4. Молекулярная масса целлюлозы — от 400 000 до 2 млн.
5. 
6. Молекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, имеют линейное (неразветвленное) строение, вследствие чего целлюлоза легко образует волокна.
7. Иллюстрация. Строение целлюлозы

Нахождение в природе

Целлюлоза была обнаружена и описана французским химиком Ансельмом Пайеном в 1838 году.

В большом количестве целлюлоза содержится в тканях древесины (40-60%), в волокнах льна (60-85%) и хлопка (95-98%), в вате и фильтрованной бумаге – до 90%. Основная составная часть оболочки растительных клеток. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза.

• Иллюстрация. Бумага
• Иллюстрация. Древесина
• Иллюстрация. Картон
• Древесина состоит на 50% из целлюлозы, а хлопок и лён, конопля практически чистая целлюлоза.
• 
• Хитин (аналог целлюлозы) – основной компонент наружного скелета членистоногих и других беспозвоночных, а также в составе клеточных стенок грибов и бактерий.

Физические свойства целлюлозы

Целлюлоза – твердое волокнистое вещество белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде и органических растворителях, но хорошо растворимое в аммиачном растворе гидрокисда меди (II) (реактив Швейцера). Из этого раствора кислоты осаждают целлюлозу в виде волокон (гидратцеллюлоза).

1. Волокна целлюлозы обладают высокой механической прочностью, так как она является основной составной частью стенок и клеток растений.
2. В отличие от крахмала она не может служить человеку пищей, поскольку не расщепляется в его организме под действием ферментов.
3. Видеоопыт «Растворение целлюлозы в аммиачном растворе гидроксида меди (II)»

Химические свойства целлюлозы

1. Гидролиз целлюлозы

Подобно крахмалу, целлюлоза при нагревании с разбавленными кислотами подвергается гидролизу. Гидролиз целлюлозы происходит при нагревании в кислой среде. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза.

• 
• При длительном нагревании с минеральными кислотами или под действием ферментов (у жвачных животных) идет ступенчатый гидролиз целлюлозы:
• Видеоопыт «Кислотный гидролиз целлюлозы»

Гидролиз целлюлозы, иначе называемый осахариванием, — очень важное свойство целлюлозы, он позволяет получить из древесных опилок и стружек глюкозу, а сбраживанием последней – этиловый спирт. Этиловый спирт, полученный из древесины, называется гидролизным.

1. 2. Образование сложных эфиров (реакция этерификации)
2. Целлюлоза также не дает реакцию «серебряного зеркала» (нет альдегидной группы), но для нее характерны реакции образования сложных эфиров.
3. Каждое структурное звено целлюлозы содержит три свободных гидроксила.
4. Следовательно, целлюлоза может вступать в реакции, характерные для многоатомных спиртов.
5. Наибольшее практическое значение имеют реакции с азотной кислотой и уксусным ангидридом.
6. а) Нитрование
7. При обычной температуре целлюлоза взаимодействует лишь с концентрированными кислотами.
8. При взаимодействии целлюлозы с концентрированной азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты в качестве водоотнимающего средства образуется сложный эфир -тринитрат целлюлозы:
9. Видеоопыт«Получение и свойства нитроцеллюлозы»
10. Полностью этерифицированная клетчатка – это тринитрат целлюлозы (пироксилин) – взрывчатое вещество, на его основе изготавливают бездымный порох.

В зависимости от условий нитрования можно получить динитрат целлюлозы, который в технике называется коллоксилином. Он так же используется при изготовлении пороха и твердых ракетных топлив. Кроме того, на основе коллоксилина изготавливают целлулоид.

• в) Взаимодействие с уксусным ангидридом
• При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот образуется триацетилцеллюлоза:
• 
• Из триацетата целлюлозы изготавливают лаки, кинопленку и ацетатное волокно.
• 3. Горение – полное окисление
• 4. Термическое разложение целлюлозы без доступа воздуха

Получение целлюлозы

Промышленным методом целлюлозу получают методом варки щепы на целлюлозных заводах, входящих в промышленные комплексы (комбинаты). По типу применяемых реагентов различают следующие способы варки целлюлозы:

• Кислые:
  • Сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например гидросульфит натрия. Этот метод применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты.
• Щелочные:
  • Натронный.Используется раствор гидроксида натрия. Натронным способом можно получать целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений. Преимущество данного метода — отсутствие неприятного запаха соединений серы, недостатки — высокая стоимость получаемой целлюлозы. Метод практически не используется.
  • Сульфатный.Наиболее распространенный метод на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия, и называемый белым щелоком. Свое название метод получил от сульфата натрия, из которого на целлюлозных комбинатах получают сульфид для белого щёлока. Метод пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья. Недостатком его является выделения большого количества дурно пахнущих сернистых соединений: метилмеркаптана, диметилсульфида и др. в результате побочных реакций.

Получаемая после варки техническая целлюлоза содержит различные примеси: лигнин, гемицеллюлозы. Если целлюлоза предназначена для химической переработки (например, для получения искусственных волокон), то она подвергается облагораживанию — обработке холодным или горячим раствором щелочи для удаления гемицеллюлоз.

Для удаления остаточного лигнина и придания целлюлозе белизны проводится её отбелка. Традиционная для 20 века хлорная отбелка включала в себя две ступени:

• обработка хлором — для разрушения макромолекул лигнина;
• обработка щелочью — для экстракции образовавшихся продуктов разрушения лигнина.

Применение целлюлозы

Целлюлоза используется в производстве бумаги и картона, искусственных волокон, пленок, пластмасс, лакокрасочных материалов, бездымного пороха, взрывчатки, твердого ракетного топлива, для получения гидролизного спирта и многое другое.

• Изготовление нитей, канатов, бумаги.
• Получение глюкозы, этилового спирта (для получения каучука).
• Получение ацетатного шёлка – искусственное волокно, оргстекла, негорючей плёнки из ацетилцеллюлозы.
• Получение бездымного пороха из триацетилцеллюлозы (пироксилин).
• Получение коллодия (плотная плёнка для медицины) и целлулоида   (изготовление киноленты, игрушек) из диацетилцеллюлозы.

1. Иллюстрация. Применение природных волокон, содержащих целлюлозу
2. Иллюстрация. Применение сложных эфиров целлюлозы

Производные целлюлозы

• К важнейшим производным целлюлозы относятся искусственные полимеры/
• Метилцеллюлоза (простые метиловые эфиры целлюлозы) общей формулы
• [С6Н7О2(ОН)3-х(ОСН3)х]n (х=1, 2 или  3)
• Ацетилцеллюлоза (триацетат целлюлозы) – сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты
• [С6Н7О2(ОСОСН3)3]n
• Нитроцеллюлоза (нитраты целлюлозы) – сложные азотнокислые эфиры целлюлозы
• [С6Н7О2(ОН)3-х(ОNO2)х]n (х=1, 2 или  3)
• Вискозное волокно. Целлофан
• Эти полимерные материалы состоят из практически чистой целлюлозы, но для их получения исходную целлюлозу путем химической модификации сначала превращают в растворимую форму, а затем в процессе формования восстанавливают.
• Углеводы
• Полисахариды

Источник: https://himija-online.ru/organicheskaya-ximiya/uglevody/cellyuloza.html

Целлюлоза, свойства, получение и применение

• Целлюлоза – природное высокомолекулярное органическое соединение, углевод, полисахарид с формулой (C6H10O5)n.
• Целлюлоза, формула, строение, вещество, характеристика
• Нахождение целлюлозы в природе
• Физические свойства целлюлозы
• Химические свойства целлюлозы. Химические реакции целлюлозы
• Производство и получение целлюлозы: механический и химический методы
• Применение целлюлозы

Целлюлоза, формула, строение, вещество, характеристика:

Целлюлоза, клетчатка (фр. cellulose от лат. cellula – «клетка») – природное высокомолекулярное органическое соединение, углевод, полисахарид с формулой (C6H10O5)n.

1. Молекулы целлюлозы представляют собой неразветвлённые цепочки из остатков β-D-глюкозы, соединённых гликозидными (водородными) связями β-(1→4).
2. Химическая формула целлюлозы (C6H10O5)n либо [С6Н7О2(ОН)3]n.
3. Строение молекулы целлюлозы, структурная формула целлюлозы:

Молекула целлюлозы образована из множества (от нескольких сотен до десятков тысяч) остатков β-D-глюкозы, связанных между собой гликозидными (водородными) связями.

Молекула целлюлозы имеет линейное строение и склонна принимать вытянутую стержневую конформацию.

Так как макромолекула целлюлозы представляет собой смесь молекул (мономерных звеньев) с различной степенью полимеризации (т.е.

числом мономерных звеньев в молекуле полимера), то она неоднородна по молекулярной массе.

Целлюлоза из древесины имеет типичную длину цепи от 300 до 1700 единиц мономерных звеньев C6H10O5, хлопок и другие растительные волокна, а также бактериальная целлюлоза имеют длину цепи от 800 до 10 000 единиц звеньев C6H10O5.

Молярная масса мономерного звена целлюлозы С6Н10О5 составляет 162,1406 г/моль

Целлюлоза – это растительный полисахарид, являющийся самым распространенным органическим веществом.

Целлюлоза является главной составляющей частью и структурным материалом оболочки растительной клетки.

 Кроме целлюлозы в состав клеточных оболочек входят еще несколько других углеводов, известных под общим названием гемицеллюлозы (ксилан, маннан, галактан, арабан и др.).

Внешне целлюлоза в чистом виде представляет собой белое твердое волокнистое вещество, без вкуса и запаха.

Волокна целлюлозы обладают высокой механической прочностью.

Целлюлоза не растворяется в воде, слабых кислотах и большинстве органических растворителей. Растворяется в некоторых растворителях, например, в водных смесях комплексных соединений гидроксидов переходных металлов (Сu, Cd, Ni) с NH3 и аминами, в серной и ортофосфорной кислотах, а также в аммиачном растворе гидроксида меди (II) – реактиве Швейцера.

• Хорошо впитывает воду из-за наличия гидроксильных групп в своем составе.
• Подвергается разложению при участии микроорганизмов и при действии ультрафиолетовых лучей.
• Не разрушается при нагревании до 200 оС.

Различные виды целлюлозы (из различных растительных материалов) структурно неоднородны, т.к. расстояние между молекулами  или звеньями молекул целлюлозы, а также взаимное расположение этих молекул  могут быть различны.

Соответственно изменяются прочностные связи между молекулами, а также физические и химические свойства различных видов целлюлозы. Свойства также зависят от количества звеньев в молекуле целлюлозы (т.е. от степени полимеризации).

Целлюлоза со степенью полимеризации менее 1000 растворима в концентрированной ортофосфорной кислоте, а целлюлоза со степенью полимеризации ниже 200 – также и в 10-12 % растворе гидроксида натрия.

Нахождение целлюлозы в природе:

В чистом виде в природе не содержится.

Целлюлоза образуется в растениях (в т.ч. водорослях) в результате сложных биохимических реакций в процессе фотосинтеза из простейших углеводов. Она представляет собой составную часть оболочки клеток растений, обеспечивая механическую прочность и эластичность растительной ткани.

В большом количестве целлюлоза содержится в волокнах хлопка – 95-98 %, льна – 60-85 %, в тканях древесины – 40-55 %, в растительных остатках, попадающих в почву (листьях, стеблях и пр.), – 40-90 %, в соломе – до 30 %.

Целлюлоза также встречается у грибов и животных: у некоторых простейших и у оболочников (Tunicata). У последних она выделяется клетками наружных покровов и образует наружную оболочку, или тунику, животного.

Целлюлоза вырабатывается  также некоторыми бактериями, например, бактериями рода Acetobacter.

Физические свойства целлюлозы:

Наименование параметра:	Значение:
Цвет	белый
Запах	без запаха
Вкус	без вкуса
Агрегатное состояние (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.)	твердое вещество
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), г/см3	1,52-1,54
Плотность (при 20 °C и атмосферном давлении 1 атм.), кг/м3	1520-1540
Температура разложения, °C	210
Температура плавления, °C	467
Температура кипения, °C	—
Температура воспламенения, °C	275
Температура самовоспламенения, °C	420
Удельная теплота сгорания, МДж/кг	16,40
Молярная масса мономерного звена целлюлозы С6Н10О5, г/моль	162,1406

Химические свойства целлюлозы. Химические реакции целлюлозы:

1. Из-за наличия трёх гидроксильных групп в каждом звене целлюлоза проявляет свойства многоатомных спиртов, поэтому для нее характерны все химические реакции, свойственные спиртам: образование простых и сложных эфиров органических и неорганических кислот, получение щелочной целлюлозы и др.

2. Основные химические реакции целлюлозы следующие:
3. 1. гидролиз целлюлозы:
4. (C6H10O5)n    +   nH2O → nC6H12O6 (t°, H2SO4).
5. (целлюлоза)                      (глюкоза)
6. В результате реакции образуется глюкоза.

2. реакция нитрования целлюлозы (т.е.

реакция целлюлозы с азотной кислотой).

3. реакция этерификации целлюлозы с уксусной кислотой.

4. реакция пиролиза целлюлозы:

При температуре выше 350 °C в отсутствии кислорода целлюлоза подвергается пиролизу (также называемому “термолизом”), разлагаясь на твердый уголь, пары, аэрозоли и газы, такие как углекислый газ и пр. продукты сложного строения.

• 5. реакция горения целлюлозы:
• (C6H10O5)n + 6nO2 → 6nCO2 + 5nH2O (t°).
• В результате реакции происходит полное окисление целлюлозы до углекислого газа и воды.

Производство и получение целлюлозы:

Поскольку в природе в чистом виде целлюлоза не содержится, а, как правило, образуется в растениях, то ее в основном получают из древесины. Производство (получение) целлюлозы является одним из этапов производства бумаги.

Содержание целлюлозы в древесине составляет порядка 40-55 %. Остальное  – гемицеллюлоза (ксилан, маннан, галактан, арабан и др.) и лигнин. Лигнин (от лат.

lignum – дерево, древесина) – это вещество, характеризующее одеревеневшие стенки растительных клеток, и представляющее собой смесь  ароматических полимеров родственного строения.

На лигнин приходится от 18 до 24 % массы древесины лиственных пород и 23-50 % массы хвойных пород. Причем (лигнин) последний выполняет функцию связующего вещества между волокнами целлюлозы.

Если образно сравнить древесину с железобетоном, то получается, что волокна целлюлозы, обладающие высокой прочностью на растяжение, подобны арматуре в железобетоне, а лигнин, обладающий высокой прочностью на сжатие, – бетону.

Гемицеллюлоза в древесине выполняет функцию укрепления волокон целлюлозе.  Она представляет собой растительные гомо- и гетерополисахариды с меньшей, чем у целлюлозы, молекулярной массой (10 000-40 000 г/моль), состоящие из остатков разных пентоз и гексоз.

Целлюлоза получается (выделяется) из древесины двумя методами: механическим и химическим. При любом методе получения целлюлозы древесина предварительно измельчается в щепу.

Механический метод получения целлюлозы:

При механическом методе получения целлюлозы древесную щепу, как правило, истирают или размалывают в водной среде в присутствии специальных реагентов.

Под действием воды, тепла и специальных реагентов лигнин размягчается, и древесина распадается на отдельные волокна. Затем волокна очищаются.

Однако полностью лигнин из полученных волокон не удаляется, а остается на поверхности и внутри них, что сказывается на качестве полученной целлюлозы и в будущем – на получаемых бумажных листах.

Бумажные листы из «механической» древесной массы имеют низкую плотность, высокую твердость и жесткость, а также цвет исходной древесины.

Химический метод получения целлюлозы:

Химический метод получения целлюлозы заключается в том, что древесную щепу помещают в кипящий раствор, где варят в  течении длительного времени.

По типу применяемых реагентов различают несколько способов варки древесной щепы:

– сульфитный. Варочный раствор содержит сернистую кислоту и её соль, например, гидросульфит натрия. Варка происходит при повышенной температуре и давлении. Этот способ варки применяется для получения целлюлозы из малосмолистых пород древесины: ели, пихты;

– натронный. Используется раствор гидроксида натрия. Данным способом получают целлюлозу из лиственных пород древесины и однолетних растений;

– сульфатный. Наиболее распространённый способ на сегодняшний день. В качестве реагента используют раствор, содержащий гидроксид и сульфид натрия. Данный способ  пригоден для получения целлюлозы из любого вида растительного сырья.

В процессе варки получают техническую целлюлозу, которая выпадает в осадок, а лигнин взаимодействует с варочным раствором, в результате чего получаются различные химические вещества (кормовые дрожжи, сульфатный лигнин, сульфатное мыло, фитостерин, талловое масло, канифоль, сернистые соединения, метанол, скипидар и пр.).

Техническая целлюлоза для удаления гемицеллюлозы и облагораживания обрабатывается холодным или горячим раствором щелочи, а для удаления остаточного лигнина – хлором, озоном, кислородом, пероксидом водорода, после чего – щелочью. Процесс удаления лигнина также называется отбелкой целлюлозы и имеет цель придание ей белизны.

В итоге получается чистая целлюлоза. Общий объем получаемой химическим способом целлюлозы зависит от способа варки, а так же от вида древесины. Выход составляет от 40 до 65 %.

В отличие от целлюлозы, полученной механическим способом, целлюлоза, полученная химическим способом, имеет белый цвет, большую длину волокон, становится более гибкой.

Применение целлюлозы:

1. – для производства бумаги и картона,
2. – в качестве наполнителя в таблетках в фармацевтике,
3. – для получения искусственных волокон (вискозного, ацетатного, медно-аммиачного шёлка, искусственного меха),
4. – для изготовления тканей (хлопок, который большей частью состоит из целлюлозы – 95-98 %),
5. – для производства пластмасс, оргстекла, кино и фото пленок и пр.,
6. – для производства лаков,
7. – для производства порохов,
8. – для изготовления нитей, канатов,
9. – получение глюкозы, этилового спирта.

Примечание: © Фото https://www.pexels.com, https://pixabay.com

карта сайта

Источник: https://xn--80aaafltebbc3auk2aepkhr3ewjpa.xn--p1ai/tsellyuloza-svoystva-poluchenie-i-primenenie/

ПОИСК

    Самую многочисленную группу составляют химические процессы, из которых наиболее важными в технологии являются следующие процессы горение (сжигание жидкого, твердого и газообразного топлива с целью получения энергии, серы — для получения серной кислоты) пирогенные (коксование углей, пиролиз и крекинг нефтепродуктов) окислительно-восстановительные процессы (газификация твердых и жидких топлив, конверсия углеводородов) электрохимические (электролиз воды, растворов и расплавов солей, электрометаллургия, химические источники тока) электротермические (электровозгонка фосфора, получение карбида и цианамида кальция) плазмохимические (реакции в низкотемпературной плазме, включая окисление азота и пиролиз метана, получение ультрадисперсных порошкообразных продуктов) термическая диссоциация (получение извести, кальцинированной соды, глинозема и пигментов) обжиг и спекание (высокотемпературный синтез силикатов, получение цементного клинкера и керамических кислородсодержащих и бескислородных материалов со специальными функциями) гидрирование (синтез аммиака, метанола, гидрокрекинг и гидрогенизация жиров) комплексообразова-ние (разделение и рафинирование платиновых и драгоценных металлов, химическое обогащение руд, например путем хлорирующего или сульфатизирующего обжига для перевода металлов в летучие или способные к выщелачиванию водой соединения) химическое разложение сложных органических веществ (варка древесных отходов с растворами щелочей или бисульфита кальция с целью делигнизацми древесины в производстве целлюлозы) гидролиз (разложение целлюлозы из отходов сельскохозяйственного производства или деревообрабатывающей промышленности с по- [c.211]

    Скорость гидролиза целлюлозы увеличивается в присутствии минеральных к-т, к-рые являются катализаторами этой реакции. С увеличением степени гидролиза и понижением мол. веса происходит закономерное ухудшение механич. свойств целлюлозы и увеличивается раствори.мость в щелочах. Полный или частичный гидролиз целлюлозы может быть осуществлен действием на нее конц. минеральных к-т, разбавленных водных р-ров минеральных к-т и безводных к-т. Изменяя основные параметры процесса гидролиза целлюлозы (время, темп-ру, концентрацию к-ты), мо кно получить продукты гидролиза, отличающиеся по средней степени полимеризации и растворимости в щелочах. Полный гидролиз целлюлозы может быть проведен действием конц. к-т на холоду или разбавленных к-т при высокой темн-ре под давлением. В результате полного гидролиза целлюлозы, т. е. разрыва всех гликозидных связей, образуется В-глюкоза с выходом 92—96%. Глюкоза может быть получена и при гидролизе растительных материалов, содержащих целлюлозу. Гидролиз древесины яв- [c.354]

    Глюкоза может быть получена и из древесной целлюлозы гидролизом. Гидролиз осуществляется при действии концентрированной соляной [c.330]

    Целлобиозу можно получить из целлюлозы, осторожно гидролизуя ее. Длительный гидролиз целлюлозы приводит к образованию глюкозы.

Поскольку группы — ОН молекул глюкозы легко участвуют в конденсации, можно предположить, что глюкоза будет вступать и в реакцию поликонденсации.

    Одно из все расширяющихся применений древесной целлюлозы — гидролиз кислотами до глюкозы, подвергаемой далее брожению для получения спирта (гидролизная промышленность). Лигнин при зтом остается — гидролизный лигнин . [c.482]

    Получение гидратцеллюлозы с сохранением волокнистой структуры, например, получение мерсеризованной целлюлозы и получение регенерированной целлюлозы гидролизом триацетата целлюлозы, приготовленного гетерогенным ацетилированием, и т.п. [c.572]

    В присутствии серной или соляной кислоты целлюлоза гидролизуется до образования моносахаридов. Из древесных опилок и стружек с помощью гидролиза получают глюкозу.

При сбраживании глюкозы образуется этиловый спирт, выход которого составляет 170—200 на 1 m (1 Мг) древесины.

Такое количество этилового спирта получают из 0,7 т (0,7 Мг) зерна или из 1,6 m (1,6 Мг) картофеля. [c.356]

    При более умеренном воздействии кислот, а также под влиянием специфического фермента целлюлоза гидролизуется с образованием дисахарида целлобиозы [c.265]

    Нет хорошо выраженной границы между гемицеллюлозами и целлюлозой. Часть гемицеллюлоз, находясь в толще трудногидролизуемой целлюлозы, гидролизуется одновременно с ней. Аморфная фракция целлюлозы гидролизуется также легко, как и основная масса гемицеллюлоз. По этой причине при гидролизе гемицеллюлоз разбавленными кислотами часть глюкозы образуется из целлюлозы. [c.300]

Определены составы сополимеров, характеристические вязкости показано, что с увеличением в составе сополимеров виниллактамов характеристическая вязкость падает. Определены коэффициенты активности исходных пар мономеров графическим методом с использованием интегрального уравнения Майо и Льюиса [3]. . [c.

353]

    Непрерывный гомогенный метод получения вторичного ацетата целлюлозы в среде уксусной кислоты (рис. 66) состоит из следующих стадий диспергирование, активация и ацетилирование целлюлозы, гидролиз, высаждение, промывка и сушка ацетата целлюлозы. [c.99]

    Хлопчатобумажные ткани состоят почти полностью из целлюлозы, которая легко взаимодействует с различными реагентами, входящими в состав суспензий, имеет небольшой срок службы. В среде минеральных кислот целлюлоза гидролизуется с образованием различных эфиров, конечным продуктом гидролиза является глюкоза. [c.169]

    Гидролиз древесины. Переработка древесины, при которой измельченная древесина обрабатывается слабыми кислотами, называется гидролизом древесины. Это очень перспективный метод.

При обработке древесных опилок или щепы 0,3—0,5%-ным раствором серной кислоты при 170—180° С и давлении 7—10 ат гемицеллюлозы и целлюлозы гидролизуются, т. е.

присоединяют воду, и превращаются в сахара (осахаривание)  [c.180]

    А. А. Конкин и 3. А. Роговин с сотрудниками [34, 35] изучали основные закономерности гидролиза различных полисахаридов в гомогенной и гетерогенной средах.

Целлюлоза и хитин обладают наиболее высокой устойчивостью к действию гидролизующих реагентов. Скорость гидролиза остальных полисахаридов в среднем в 3—5 раз больше скорости гидролиза целлюлозы. Так, например, ксилан гидролизуется в 3,8 раза быстрее целлюлозы.

Гидролиз маннана, галактана, ламинарина и ксилана протекает примерно с одинаковой скоростью. Скорость гидролиза амилозы примерно в 1,5 раза больше таковой указанных полисахаридов. [c.197]

    Частичный гидролиз. Цель его — получение ацетонорастворимого вторичного ацетата целлюлозы. Гидролиз обычно проводят в ацетиляторе, в который вводится подогретая до 80° С гидролизная вода, затем подается серная кислота, и происходит гидратация уксусного ангидрида  [c.365]

    Это очень важное свойство целлюлозы. Гидролиз целлюлозы, иначе называемый осахариванием ее, позволяет получить из древесных опилок и стружек глюкозу, а сбраживанием последней — этиловый спирт. Эгиловый спирт, полученный из древесины, называется гидролизным. [c.403]

    Резервные целлюлозы гидролизуются, а их продукты растворяются в воде слишком легко, чтобы играть существенную роль в образовании ископаемых топлив. Однако они могут вступать в реакции конденсации с продуктами разложения других типов веществ, составляющих растения, как об этом будет более подробно сказано ниже. [c.81]

    Частичный гидролиз. Цель его — получение ацетонорастворимого вторичного ацетата целлюлозы. Гидролиз обычно проводят в ацетиляторе, в который вводят подогретую до 80 °С гидролиз- [c.318]

    КАРБОКСИЛАТНЫЕ кАучуки СМ. Поли-1,3-бутадиен КАРБОКСимЕтилЦЕЛЛЮЛОЗА, НАТРИЕВАЯ СОЛЬ — натриевая соль простого эфира гликолевой кислоты и целлюлозы f 6H70(0H)з-x(0 H2 00Na) ,l , где л = 0,4 1,2 СП = 200 1500 мягч 170 р. в.

, р-рах (30—40%) ац. + в. и диокс. + в. н. р. орг. р-лях при действии к-т на р-ры — осаждение карбоксиметил-целлюлозы, гидролиз. Прим. стабилизатор суспензий, флотореагент, компонент моющих средств, клеящее в-во для отделки тканей [c.

206]

Под сканирующим микроскопом наблюдается фибрилляция волокон, вызванная ФГ, Предполагается, что ксилан, покрывающий микрофибриллы целлюлозы, гидролизуется в большей степени, чем это можно обнаружить по количеству растворившихся при ФГ ксилозы и олигосахаридов кснланового ряда. Возможно, что ксилан гидролизуется частично и притом остается в клеточной стенке волокна.

Так как ксилан, окружающий микрофибриллы целлюлозы, определяет силы когезии между волокнами, то частичный гидролиз его влияет на бумагообразующие свойства целлюлозной массы. [c.235]

    Ферменты, расщепляющие целлюлозу, называются целлюла-зами они широко распространены у микроорганизмов, но в высших растениях, по-видимому, присутствуют лишь в весьма незначительном количестве. Возможное исключение представляет ряд e lян, у которых целлюлаза играет какую-то роль при прорастании.

Вообще способность растений расщеплять структурные полисахариды весьма ограниченна. Препараты целлюлазы из микроорганизмов обладают значительными различиями.

Однако в настоящее время получены данные, что целлюлоза гидролизуется неупорядоченным образом, а при действии на полимеры с более низким молекулярным весом фермент оказывается менее активным. [c.165]

    Углеродистые материалы устойчивы к действию минеральных кислот, но разрушаются в окислительных средах при нагревании. Их используют для футеровки реакторов при получении целлюлозы, гидролизе древесины, при изготовлении осадительных труб электрофильтров, колонн и их насадок и других изделий. [c.92]

    Начало работам в области методов получения и изучения МКЦ положили исследования Баггисты, впервые предложившего получать порошковую целлюлозу гидролизом paзбaвJleннoй кислотой (например, раствором НС1 концентрацией [c.578]

    Методы нахождения целлюлозы без ее выделения, основанные на гидролизе с последующим определением сахаров, могут быть применены к древесине, холоцеллюлозе и альфа-целлюлозе. Гидролиз осуществляют концентрированными кислотами с последующим разбавлением и кипячением для дополнительного гидролиза.

На первой ступени гидролиза чаще всего используют 72 %-ную серную кислоту [181]. Можно также применять трифторуксусную кислоту [73, 76]. Необходимо при этом способе анализа обеспечить полный гидролиз целлюлозы без значительных потерь сахаров, образующихся из легкогидролизуемых полиоз. [c.

30]

    Эндоглюканазам принадлежит важнейшая роль в действии полиферментных систем, поскольку они первыми атакуют целлюлозу. Гидролиз гликозидных связей эндоглюканазами протекает с сохранением конфигурации расщепляемой связи и может сопровождаться трансгликозилированием [2, 4, 6]. [c.59]

    Хоуорт с сотрудниками установил наличие гидроксильных групп в конечном глюкозном остатке целлюлозной молекулы путем метилироваиия целлюлозы, гидролиза продукта реакции в условиях, устраняющих разрушение метоксильных групп, и определения их расположения в продуктах гидролиза. [c.160]

    В отдельной навеске, после гидролиза 3%-ной НС1 и до экстракции Щелочью, было определено содержание целлюлозы гидролизом 72%-ной H2SO4. Полученный результат (содер- жание целлюлозы 1,1%) следует, однако, считать недостоверн ным, так как при наличии РВ в гидролизате присутствие сахаров не подтвердилось данными бумажной хроматографии. [c.67]

    Лигнин является сложной смесью высокомолекулярных веществ ароматического характера, богатых гидроксильными, в том числе фенольными и метоксильными, группами Гемицеллюлозы — это полисахариды, сопровождающие целлюлозу, гидролизуются легче целлюлозы и поэтому растворяются в разбавленных щелочах По составу являются гетерополисахаридами, богатыми пентозанами [c.791]

    Скорость процесса гидролиза целлюлозы в гомогенной среде всегда значительно выше, чем в гетерогенной среде. Так, гидрат-целлюлоза гидролизуется в гомогенной среде (1%-ный раствор целлюлозы в 52%-ной Н2504) примерно в 70 раз быстрее, чем в тех же условиях, но в гетерогенной среде. [c.162]

Были исследованы кинетика и механизм окислительной деструкции целлюлозы, гидролиз целлюлозы с помощью галогенводородных кислот, пути возникновения непредельных и ангидро-форм целлюлозы (С. Н. Данилов) [83]. В 1964 г. А. А. Баландин разработал способ каталитического гидрирования целлюлозы до сорбита с выходом 90—96%.

Были установлены структуры крахмала различного происхождения, гликогенов, декстранов, амилоз, зимаза-нов и ксиланов и механизм их различных реакций. [c.103]

    При осахаривании древесины минеральными кислотами целлюлоза гидролизуется до глюкозы, в то время как лигнин остаетсг.  [c.413]

    При осахариваиии древесины минеральными кислотами целлюлоза гидролизуется до глюкозы, в то время как лигаин остается мало измененным. Так получают малодеструктированный, так называемый кислотный лигнин. [c.37]

    Замедление гидролиза наблюдается при проведении процесса не только в гетерогенной, но и в гомогенной среде.

Согласно данным Экенштама изучавшего кинетику гидролиза целлюлозы в концентрированной фосфорной кислоте и в 65%-ной серной кислоте, целлюлоза гидролизуется сначала с большой скоростью, которая после определенного периода понижается и остается постоянной в течение всего последующего процесса гидролиза. Аналогич- [c.161]

Источник: https://www.chem21.info/info/20258/

Гидролиз целлюлозы уравнение реакции

Новости и события

На рынке лесной промышленности кризис продлится на год

Если прошлый год для лесной отрасли был одним из наиболее успешных, то первое полугодие 2019 г. оказалось менее радостным. В первую очередь это связано с негативными тенденциями в экономике Китая…

Последние 3 года для лесной отрасли региона были сложными. Как отмечают в профильном департаменте областного правительства, проблемы начались ещё в 2017 году, когда тёплая зима и дождливое лето, …

Среднее значение цен производителей по России, реализующих целлюлозу на внутреннем рынке в декабре 2019 г. соответствовало значению 32673 руб за тонну. При этом экспортные цены на ко…

Производство целлюлозы в регионах

Северо-Западный регионлидирует по объемам варки древесной целлюлозы в стране, доля рынка 62%. По итогам 2019 г. производство древесной целлюлозы в СЗФО составило 5097 тыс. тонн, что …

Предприятия Сибири сократили объемы варки целлюлозы на 15%

Анализируя структуру производства древесной целлюлозы в России по объёмам варки за отчетный год, отметим, что на долю выпуска сульфатной целлюлозы приходится 67%, производство сульфи…

Рынок целлюлозы в 2019 г. Цены

Анализ цен российских производителей на древесную целлюлозу, реализуемую как на внутреннем рынке, так на мировом рынке подготовлен в соответствии с мониторингом цен, который ежемесяч…

Информация

На рынке лесной промышленности кризис продлится на годВологодские лесники и деревообработчики учатся жить в условиях коронавируса и климатических аномалийВнутренние цены на целлюлозу упали на 21%, экспортные цены сократились в полтора раза

Целлюлоза мкц для похудения

На рынке лесной промышленности кризис продлится на годВологодские лесники и деревообработчики учатся жить в условиях коронавируса и климатических аномалийВнутренние цены на целлюлозу упали на 21%, экспортные цены сократились в полтора раза

Каталог организаций и предприятий

ООО «Рамэко» — производит и реализует на мировом рынке высококачественное, экологически чистое целлюлозное волокно торговой марки «ECOLLOSE»®. Произведенное методом сухого роспуска вторичного сырья -…

Успешное развитие Группы НИТОЛ во многом основано на четкой организационной структуре ее бизнеса. Слаженная работа всех подразделений холдинга позволяет успешно реализовывать проекты любой сложности, …

аппараты и установки, а также промышленные комплексы.
Производительность: от нескольких литров в час до промышленных объемов.
Промышленные технологии с применением электродиализа: эффективный щелочной гидролиз органических соединений; выделение чистой щелочи…

Компания ООО «Мордовские пенькозаводы» является ведущим российским производителем продуктов из южных и среднерусских сортов технической конопли. На российском рынке работает с 2012 года. Посевные пл…

ГОСТы, ТУ, стандарты

Бумага. Метод определения содержания свободного хлора

…метод определения присутствия свободного хлора в бумаге (качественная реакция) Ключевые слова — бумага;отбор образцов;аппаратура;посуда;реактивы.

Единая система защиты от коррозии и старения. Бумага. Методы…

Обработка результатов 2.5.1. Количество сахаров, высвободившихся в результате ферментативного гидролиза целлюлозы, вычисляют по разнице содержания в пробирках с образцами для испытаний и с контрольными образцами.

Пластификаторы. Технические условия

Метод основан на реакции нейтрализации остаточной кислотности в пластификаторе раствором щелочи 3.6.1. Аппаратура, реактивы, посуда Цилиндр 1-100 по…

Ферросилиций. Методы определения кремния

Осадок кремнефторида калия подвергают гидролизу горячей водой в присутствии хлористого кальция.

Газ природный. Методы расчета физических свойств. Общие …

3.3 Газовая смесь — смесь чистых газов, не вступающих друг с другом в химическую реакцию.

Продукты молочные для детского питания. Метод измерения …

Метод основан на реакции витамина А, выделенного из продукта при щелочном гидролизе, с треххлористой сурьмой (реакция…

Источник: https://www.lesonline.ru/gidroliz-tsellyulozy-uravnenie-reaktsii.htm

3.8.3. Углеводы (моносахариды, дисахариды, полисахариды)

Углеводы — органические соединения, чаще всего природного происхождения, состоящие только из углерода, водорода и кислорода.

Углеводы играют огромную роль в жизнедеятельности всех живых организмов.

Свое название данный класс органических соединений получил за то, что первые изученные человеком углеводы имели общую формулу вида Cx(H2O)y . Т.е. их условно посчитали соединениями углерода и воды.

Однако позднее оказалось, что состав некоторых углеводов отклоняется от этой формулы. Например, такой углевод как дезоксирибоза имеет формулу С5Н10О4.

Тем не менее, термин «углеводы» исторически закрепился за данным классом соединений, в связи с чем повсеместно используется и в наше время.

Классификация углеводов

В зависимости от способности углеводов расщепляться при гидролизе на другие углеводы с меньшей молекулярной массой их делят на простые (моносахариды) и сложные (дисахариды, олигосахариды, полисахариды).

Как легко догадаться, из простых углеводов, т.е. моносахаридов, нельзя гидролизом получить углеводы с еще меньшей молекулярной массой.

При гидролизе одной молекулы дисахарида образуются две молекулы моносахарида, а при полном гидролизе одной молекулы любого полисахарида получается множество молекул моносахаридов.

Химические свойства моносахаридов на примере глюкозы и фруктозы

Самыми распространенными моносахаридами являются глюкоза и фруктоза, имеющие следующие структурные формулы:

Как можно заметить, и в молекуле глюкозы, и в молекуле фруктозы присутствует по 5 гидроксильных групп, в связи с чем их можно считать многоатомными спиртами.

В составе молекулы глюкозы имеется альдегидная группа, т.е. фактически глюкоза является многоатомным альдегидоспиртом.

В случае фруктозы можно обнаружить в ее молекуле кетонную группу, т.е. фруктоза является многоатомным кетоспиртом.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как карбонильных соединений

Все моносахариды могут реагировать в присутствии катализаторов с водородом. При этом карбонильная группа восстанавливается до спиртовой гидроксильной. Так, в частности, гидрированием глюкозы в промышленности получают искусственный подсластитель – гексаатомный спирт сорбит:

Молекула глюкозы содержит в своем составе альдегидную группу, в связи с чем логично предположить, что ее водные растворы дают качественные реакции на альдегиды.

И действительно, при нагревании водного раствора глюкозы со свежеосажденным гидроксидом меди (II) так же, как и в случае любого другого альдегида, наблюдается выпадение из раствора кирпично-красного осадка оксида меди (I).

Также глюкоза вступает и в реакцию «серебряного зеркала» при действии на нее аммиачного раствора оксида серебра. Однако, в отличие от предыдущей реакции вместо глюконовой кислоты образуется ее соль – глюконат аммония, т.к. в растворе присутствует растворенный аммиак:

Фруктоза и другие моносахариды, являющиеся многоатомными кетоспиртами, в качественные реакции на альдегиды не вступают.

Химические свойства глюкозы и фруктозы как многоатомных спиртов

Поскольку моносахариды, в том числе глюкоза и фруктоза, имеют в составе молекул несколько гидроксильных групп. Все они дают качественную реакцию на многоатомные спирты. В частности, в водных растворах моносахаридов растворяется свежеосажденный гидроксид меди (II). При этом вместо голубого осадка Cu(OH)2 образуется темно-синий раствор комплексных соединений меди.

Реакции брожения глюкозы

Спиртовое брожение

При действии на глюкозу некоторых ферментов глюкоза способна превращаться в этиловый спирт и углекислый газ:

Молочнокислое брожение

Помимо спиртового типа брожения существует также и немало других. Например, молочнокислое брожение, которое протекает при скисании молока, квашении капусты и огурцов:

Особенности существования моносахаридов в водных растворах

Моносахариды существуют в водном растворе в трех формах – двух циклических (альфа- и бета-) и одной нециклической (обычной). Так, например, в растворе глюкозы существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в циклических формах отсутствует альдегидная группа, в связи с тем что она участвует в образовании цикла. На ее основе образуется новая гидроксильная группа, которую называют ацетальным гидроксилом. Аналогичные переходы между циклическими и нециклической формами наблюдаются и для всех других моносахаридов.

Дисахариды. Химические свойства

Общее описание дисахаридов

Дисахаридами называют углеводы, молекулы которых состоят из двух остатков моносахаридов, связанных между собой за счет конденсации двух полуацетальных гидроксилов либо же одного спиртового гидроксила и одного полуацетального. Связи, образующиеся таким образом между остатками моносахаридов, называют гликозидными. Формулу большинства дисахаридов можно записать как C12H22O11.

Наиболее часто встречающимся дисахаридом является всем знакомый сахар, химиками называемый сахарозой. Молекула данного углевода образована циклическими остатками одной молекулы глюкозы и одной молекулы фруктозы. Связь между остатками дисахаридов в данном случае реализуется за счет отщепления воды от двух полуацетальных гидроксилов:

Поскольку связь между остатками моносахаридов образована при конденсации двух ацетальных гидроксилов, для молекулы сахара невозможно раскрытие ни одного из циклов, т.е. невозможен переход в карбонильную форму. В связи с этим сахароза не способна давать качественные реакции на альдегиды.

Подобного рода дисахариды, которые не дают качественные реакции на альдегиды, называют невосстанавливающими сахарами.

Тем не менее, существуют дисахариды, которые дают качественные реакции на альдегидную группу. Такая ситуация возможна, когда в молекуле дисахарида остался полуацетальный гидроксил из альдегидной группы одной из исходных молекул моносахаридов.

В частности, в реакцию с аммиачным раствором оксида серебра, а также гидроксидом меди (II) подобно альдегидам вступает мальтоза. Связано это с тем, что в её водных растворах существует следующее равновесие:

Как можно видеть, в водных растворах мальтоза существует в виде двух форм – с двумя циклами в молекуле и одним циклом в молекуле и альдегидной группой. По этой причине мальтоза, в отличие от сахарозы, дает качественную реакцию на альдегиды.

Гидролиз дисахаридов

Все дисахариды способны вступать в реакцию гидролиза, катализируемую кислотами, а также различными ферментами. В ходе такой реакции из одной молекулы исходного дисахарида образуется две молекулы моносахарида, которые могут быть как одинаковыми, так и различными в зависимости от состава исходного моносахарида.

Так, например, гидролиз сахарозы приводит к образованию глюкозы и фруктозы в равных количествах:

А при гидролизе мальтозы образуется только глюкоза:

Дисахариды как многоатомные спирты

Дисахариды, являясь многоатомными спиртами, дают соответствующую качественную реакцию с гидроксидом меди (II), т.е. при добавлении их водного раствора ко свежеосажденному гидроксиду меди (II) нерастворимый в воде голубой осадок Cu(OH)2 растворяется с образованием темно-синего раствора.

Полисахариды. Крахмал и целлюлоза

• Полисахариды — сложные углеводы, молекулы которых состоят из большого числа остатков моносахаридов, связанных между собой гликозидными связями.
• Есть и другое определение полисахаридов:
• Полисахаридами называют сложные углеводы, молекулы которых образуют при полном гидролизе большое число молекул моносахаридов.
• В общем случае формула полисахаридов может быть записана как (C6H10O5)n.
• Крахмал – вещество, представляющее собой белый аморфный порошок, не растворимый в холодной воде и частично растворимый в горячей с образованием коллоидного раствора, называемого в быту крахмальным клейстером.

Крахмал образуется из углекислого газа и воды в процессе фотосинтеза в зеленых частях растений под действием энергии солнечного света. В наибольших количествах крахмал содержится в картофельных клубнях, пшеничных, рисовых и кукурузных зернах. По этой причине указанные источники крахмала и являются сырьем для его получения в промышленности.

Целлюлоза – вещество, в чистом состоянии представляющее собой белый порошок, не растворимый ни в холодной, ни в горячей воде. В отличие от крахмала целлюлоза не образует клейстер. Практически из чистой целлюлозы состоит фильтровальная бумага, хлопковая вата, тополиный пух.

И крахмал, и целлюлоза являются продуктами растительного происхождения. Однако, роли, которые они играют в жизни растений, различны. Целлюлоза является в основном строительным материалом, в частности, главным образом ей образованы оболочки растительных клеток.

Крахмал же несет в основном запасающую, энергетическую функцию.

Химические свойства крахмала и целлюлозы

Горение

Все полисахариды, в том числе крахмал и целлюлоза, при полном сгорании в кислороде образуют углекислый газ и воду:

Образование глюкозы

При полном гидролизе как крахмала, так и целлюлозы образуется один и тот же моносахарид – глюкоза:

Качественная реакция на крахмал

При действии йода на что-либо, в чем содержится крахмал, появляется синее окрашивание. При нагревании синяя окраска исчезает, при охлаждении появляется вновь.

При сухой перегонке целлюлозы, в частности древесины, происходит ее частичное разложение с образованием таких низкомолекулярных продуктов как метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и т.д.

Поскольку и в молекулах крахмала, и в молекулах целлюлозы имеются спиртовые гидроксильные группы, данные соединения способны вступать в реакции этерификации как с органическими, так и с неорганическими кислотами:

Источник: https://scienceforyou.ru/teorija-dlja-podgotovki-k-egje/uglevody