CELULOZA este polizaharida cea mai raspindita in natură. Ea corespunde formulei (C6 H10 O5)n, în care n are valori cuprinse între 700-800 şi 2500-3000. Împreună cu lignina şi alte substanţe necelulozice , ea formează pereţi celulelor vegetale.

Formarea celulozei în plante este rezultatul unui proces de biosinteză fotochimică. Procentual celuloza din plante variază în limite foarte largi: 7-10% pentru unele plante leguminoase, 40-50% în paiele de cereale sau stuf, 40-60% în masa lemnoasă a diferitelor specii de arbori, pîna la 85-99% în plante textile.

Celuloza se obţine in general din bumbac, lemn, stuf şi paie.Cea mai pură varietate de celuloză se obtine din bumbac prin egrenarea (îndepartarea seminţelor) şi apoi spălarea vatei din capsulele plantei de bumbac.Această varietate este folosită aproape exclusiv în scopuri textile.

O celuloză mai putin pura se obţine din lemn, stuf sau paie. În acesteă celuloză este amestecată cu diferiţi componenţi necelulozici, numiţi irecruste(lignina, poligozaharide, răşini etc.), care trebuie indepartati. Separarea se poate face cu ajutorul unor reactivi acizi sau bazici care dzolvă incrustele, eliberînd cea mai mare parte a materialului celulozic util. Printre reactivii folosiţi, cel mai intrebuinţat este bisulfitul de calciu, Ca (HSO3)2 (în procedeul bisulfitic) sau amestecul de sulfat de sodiu şi hidroxid de sodiu (in procedeul sulfat). Celuloza rezultată este supusa albirii şi serveşte la fabricarea hîrtiei sau la chimizare; în ţara noastră producţia de celuloză se realizează în numeroase unităţi industriale.

Celuloza este o substantă solidă, amorfă, de culoare albă, insolubilă în apă sau în solvenţi organici, solubilă în hidroxid tetra aminocupric, [Cu(NH3)4](OH)2 (reactiv Scheueizer). La încălzire se carbonizează fară să se topească. Nu are gustul dulce caracteristic zaharidelor.

Prin hidroliza enzimatică, celuloza formează glucoză; celuloza prezinta un slab caracter reducător. Aceste constatări au dus la concluzia că lanţul macro molecular de celuloză este format dintr-un mare număr de resturi de, glucoza legate între ele prin legături monocarbonilice în poziţiile 1-4 (gruparea hidroxil glucozitic de la C1 al unui rest glucozic cu gruparea hidroxil de la C4 al restului următor). Rezultă astfel o structură filiformă a lanţului macromolecular celulozic.

Numeroasele grupari hidroxil existente de-a lungul lanţulului, în resturile glucozice, formează între ele un număr urias de legături de hidrgen; aceste împachetează foarte strîns lanţurile macromoleculare şi conferă celulozei structua microscopică de fir.

Din modul în care celuloza reactionează cu diferiţi reactivi s-a dedus că în macromolecula sa fiecare rest de glucoză prezintă trei grupări hidroxil capabilă să reactioneze chimic. Evidentiind aceste trei grupări functionale se poate scrie pentru celuloză o formulă de tipul:

-OH-(C6 H7 O2 -OH)-n

-OH

Grupările hidroxil din celuloză au reactivite normală şi participă la reacţiile specifice lor: formarea de eteri, de esteri, de alcooli etc.După numărul grupărilor hidroxil dintr-un rest glucozic, care participă la asemenea reacţii se obţin produşi cu diferite grade de transfer.

Tratată cu amestec de acid acetic şi anhidridă acetică, 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

Nitraţi de celuloză sunt folosiţi în fabricarea de tipul pulberii fară fum şi a nitrolacurilor şi nitroemailurilor (lacuri de acoperire cu uscare rapidă şi luciu puternic).

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

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

-OH -OHalcoliceluloza primara

Asemenea produşi sunt obţinuţi şi folosiţi direct la fabricarea fibrelor artificeale. Fibrele de celuloză din bumbac au lungimi de 20 - 30 mm şi de aceea pot fi toarse în fire care apoi se ţes.

Fibrele celulozice din lemn sunt foarte scurte, 3 - 5mm şi încercarea de a le toarce nu a condus la nici un rezultat. Prin prelucrare fizico-chimică a acestora s-au realizat fibrele artificiale, denumite curent mătasă artificială (au luciu asemănător cu cel al mătasei naturale). Se cunosc astăzi mai multe procedee de fabricat mătasă artificială. Procedeul viscoză se bazează pe relaţia ce are loc între alcoliceluloza şi sulfură de carbon, CS2 prin care se obtine xantogenatul de celuloză: -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 -OHxantogenat -NaHSO4 celuloza de celuloză SNaAcesta este solubil în soluţie de hidroxid de sodiu, formînd o soluţie coloidală, vâscoasă, viscoza (de unde şi numele procedeului ). Trecută prin orificii foarte fine într-o baie de acid sulfuric diluat (filare umedă) soluţia de viscoză se neutralizează, iar xantogenatul se descompune în celuloză şi sulfură de carbon. Pe această cale celuloza se regenerează sub forma unui fir continuu, deşi provine din fibre foarte scurte din lemn. Mătasea viscoză este intrebuintată la fabricarea diferitelor ţesaturi precum şi a cordului pentru anvelope.Dacă solutia de viscoză este filată, printr-o fontă fina în baie de acid sulfuric diluat şi glicerina, se obtin folii dintr-un produs larg folosit-celofanul.

Procedeul acetat realizeaza mătasea acetat, folosind acetatul de celuloză. Solutia acestuia în acetonă este supusă filării la cald (uscată). Solventul se evaporă şi este recuperat, iar firul de acetat de celuloză coagulează şi se întareşte. Ţesuturile de mătase acetat sunt mai rezistente dar mai puţin higroscopice decât cele din mătase viscoza. La noi în ţară fibrele artificiale se fabrică prin procedeul viscoză la Brăila, Lupeni şi Popeşti-Leordeni.

Celuloza este o materie primă de mare valoare economică şi constituie punctul de plecare în fabricarea unor produse importante, dintre care cea de hârtie ocupă un loc principal.

Dacă celuloza este supusă fierberii cu un acid mineral (acid clorhidric sau sulfuric) concentrat, ea se descompune intr-un produs care se dovedeşte a fi glucoză. Inca din anul 500 Inainte de Christos, sumerienii au fabricat pentru prima dată produse asemănătoare hartiei avand ca bază papirusul ? Substantele de baza pentru fabricarea hartiei sunt fibrele vegetale ca lemnul, paiele, inul, cănepa, bumbacul, dar si zdrenţe, precum si maculatura. Tehnica de fabricare a hartiei, care in principiu se utilizează şi astăzi, vine din China. Nu se cunoaştem data exactă a acestei inventii. In schimb este sigur că chineziicunoşteau hartia оncă din anul 60 inainte de Cristos. Chinezii foloseau ca substanţe de bază unele părţi ale dudului, fibra de ramie, bumbac şi haine vechi (zdrenţuite). Substanţele de bază erau amestecate cu apă, apoi mărunţite, uscate, presate şi iar uscate. De-a lungul timpului, hartia şi tehnica de fabricare a hartiei au ajuns оn Africa de Nord trecind prin Orientul Mijlociu şi Orientul Apropiat şi, de aici, o dată cu cuceririle maurilor, in Spania unde hвrtia a fost fabricată pentru prima dată оn anul 1150. Celuloza este utilizata la obtinerea substantelor explozibile de tip pulbere fara fum; a matasii artificiale de tip vascoza (milaneza) si a matasii acetat; a nitrolacurilor si nitroemailurilor (lacuri de acoperire cu uscare rapida si luciu puternic); a celofanului. Este o materie prima de mare valoare economica si constituie punctul de plecare in fabricarea unor produse importante, dintre care cea de hartie ocupa un loc principal (a fost folosita pentru obtinerea hartiei inca din secolul 2).

Se intalneste in cantitati mari in aproape toate plantele si este o principala sursa de

hrana. Are proprietati de reducere a valorii calorice a unor alimente daca in acestea

se adauga celuloza cristalizata. Matasea vascoza este intrebuintata la fabricarea

diferitelor tesaturi precum si a cordului pentru anvelope. Daca solutia de vascoza

este filata, printr-o fonta fina in baie de acid sulfuric diluat si glicerina, se obtin folii

dintr-un produs larg folosit-celofanul. Produse care contin celuloza: bureti, spray-uri

pentru alergie sau pudre, benzi medicale. Celuloza este foarte ieftina pentru ca este

foarte abundenta.

În  molecula  de celuloză resturile de D-glucoză sînt unite între ele prin legături (1,4) - glucozidice.  Fiecare  rest  monozaharidic  conţine  trei grupe hidroxilice libere şi prin urmare, structura ei poate fi redată în felul următor:

                       [C6H7O2(OH)3]n

    Moleculele   sunt  filiforme,  adică au formă de fibre. Între ele se formează  legături  de  hidrogen  şi  prin  aceasta  se  explică rezistenţa mecanică  a  fibrelor  de  celuloză. Celuloza intră în componenţa celulelor vegetale. Ea constituie 30-40%

din lemn şi 90% din bumbac:

    La hidroliza completă a celulozei se obţine -D-glucoză:

                                            H+

        (C6H10O5)n  + nH2O  nC6H12O6

        celuloză                           D-glucoză

                                     Proprietăţile chimice

    1)  Celuloza  este  solubilă  în  soluţie  concentrată de bază alcalină formînd celuloză sodată, ce interacţionează cu:

  a) cu reactivul Schweizer

     [Cu(NH3)2]OH     soluţie de hidroxid de cupru în amoniac.

Interacţiunea  acestora  duce la obţinerea mătasei artificiale – mătase de cupru.

  b)  cu sulfura de carbon  duce la formarea xantagenatului de celuloză - mătasea de viscoză

        2) Celuloza interacţionează cu anhidrida acetică:

                                                         H2SO4

  [C6H7O2(OH)3]n + 3n(CH3CO)2O               [C6H7O2(OCOCH3)3]n + 3nCH3COOH

                                                    -CH3COOH

  se formează mătasea de acetat.

    3) Nitrarea celulozei

a)     cu formare de colodiu (cu conţinut mic de N)

                                            HNO3

               [C6H7O2(OH)3]n        [C6H7O2(OH)(ONO2)2]n

                                           H2SO4

  b) nitrare  cu  formare  de  trinitroceluloză  (pulbere  fără fum / cu conţinut mai mare de azot:

                                         HNO3

               [C6H7(OH)3]n        [C6H7O2(ONO2)3]n

                                       H2PO4

Tema:Celuloza

Elaborat:Zestrea Adrian cl. A-XII-“A” Verificat:Baerle Iulia

Chisinau 2010