Xenlulose Là Gì ? Tính Chất Vật Lý Và Hóa Học Của Cellulose

Lý thuyết Xenlulose cơ bản và những câu hỏi trắc nghiệm về Xenlulose giú bạn ôn tập:

Xenlulose là gì ?

Xenlulose là hợp chất cao phân tử được cấu tạo từ các liên kết các mắt xích β-D-Glucose, có công thức cấu tạo là (C6H10O5)n hay [C6H7O2(OH)3]n trong đó n có thể nằm trong khoảng 5000-14000, là thành phần chủ yếu cấu tạo nên vách tế bào thực vật. Trong gỗ cây lá kim, cellulose chiếm khoảng 41-49%, trong gỗ cây lá rộng nó chiếm 44-50% thể tích.

Tính chất vật lý Xenlulose

- Là chất màu trắng, không mùi, không vị. Cellulose không tan trong nước ngay cả khi đun nóng và các dung môi hữu cơ thông thường. Tan trong một số dung dịch acid vô cơ mạnh như: HCl, HNO3,... một số dung dịch muối: ZnCl2, PbCl2,... - Là thành phần chính tạo nên lớp thành tế bào thực vật, giúp cho các mô thực vật có độ bền cơ học và tính đàn hồi. Cellulose có nhiều trong bông (95-98%), đay, gai, tre, nứa, gỗ... (Cellulose chiếm khoảng 40-45% trong gỗ).

Tính chất hóa học của Xenlulose

- Cellulose do các mắt xích β-D-Glucose liên kết với nhau bằng liên kết 1.4 Glycoside do vậy liên kết này thường không bền trong các phản ứng thủy phân. - Cellulose được tạo thành trong cây xanh nhờ quá trình quang hợp:  $6 nCO _{2}+5 nH _{2} O _{-}^{\text {Clorophin, as }}->\left( C _{6} H _{10} O _{5}\right)_{ n }+6 nO _{2}$

Phản ứng thủy phân

Đun nóng lâu xenlulozơ với dung dịch axit sunfuric, các liên kết β-glicozit bị đứt tạo thành sản phẩm cuối cùng là glucozơ: $\left( C _{6} H _{10} O _{5}\right)_{ n }+ nH _{2} O \rightarrow nC _{6} H _{12} O _{6}\left( xúc \operatorname{tác} H ^{+}, t ^{0}\right)$ Phản ứng này áp dụng trong sản xuất ancol etylic công nghiệp, xuất phát từ nguyên liệu chứa xenlulozơ (vỏ bào, mùn cưa, tre, nứa, v.v...). Phản ứng thủy phân xenlulozơ có thể xảy ra nhờ tác dụng xúc tác của enzim xenlulaza có trong cơ thể động vật nhai lại (trâu, bò...). Cơ thể người không có enzim này nên không thể tiêu hóa được xenlulozơ.

Tác dụng với một số tác nhân bazơ

- Phản ứng với $NaOH$ và $CS_2$. Sản xuất tơ visco: Cho cellulose tác dụng với NaOH người ta thu được sản phẩm gọi là "cellulose kiềm", đem chế hóa tiếp với carbon disulfide sẽ thu được dung dịch xenlulozo xantogenat: $\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{3}\right]_{ n }( Cellulose ) \rightarrow\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{2} ONa \right]_{ n }$ (Cellulose kiềm) $\rightarrow\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{2} O - CS _{2} Na \right]_{ n }(Xenlulozo xantogenat)$  Xenlulozo xantogenat tan trong kiềm tại thành dung dịch rất nhớt gọi là visco. Khi bơm dung dịch nhớt này qua những ống có các lỗ rất nhỏ (φ < 0,1mm) ngâm trong dung dịch $H_2SO_4$, xenlulozo xantogenat sẽ bị thủy phân cho ta xenlulozo hidrat ở dạng óng nuột gọi là tơ visco: $\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{2} O - CS _{2} Na \right]_{n}($ Xenlulozo xantogenat $)+ n / 2 H _{2} SO _{4} \rightarrow\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{3}\right]_{n}$ (Cellulose hydrate) $+ nCS _{2}+ Na _{2} SO _{4}$ Cellulose hydrate có công thức hóa học tương tự cellulose, nhưng do quá trình chế biến hóa học như trên, mạch polymer trở nên ngắn hơn, độ bền hóa học kém đi và háo nước hơn. - Tác dụng của dung dịch $Cu ( OH )_{2}$ trong amoniac: Cellulose tan được trong dung dịch $Cu ( OH )_{2}$ trong amoniac có tên là "nước Svayde" (Schweitzer's Reagent), trong đó $Cu ^{2+}$  tồn tại chủ yếu ở dạng phức chất $Cu \left( NH _{3}\right)_{ n }( OH )_{2}$. Khi ấy sinh ra phức chất của cellulose với ion đồng ở dạng dung dịch nhớt. Nếu ta cũng bơm dung dịch nhớt này đi qua ống có những lỗ rất nhỏ ngâm trong nước, phức chất sẽ bị thủy phân thành cellulose hydrate ở dạng sợi, gọi là tơ đồng - amoniac.

Phản ứng với một số axit hoặc anhiđrit axit tạo thành este

- Tác dụng của $HNO _{3}$: Đun nóng xenlulozo với hỗn hợp$HNO _{3}$ và $H _{2} SO _{4}$ đậm đặc, tùy theo điều kiện phản ứng mà một, hai hay cả ba nhóm -OH trong mỗi mắt xích $C _{6} H _{10} O _{5}$ được thay thế bằng nhóm -ONO2 tạo thành các este xenlulozo nitrat: $\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{3}\right]_{ n }+ nHNO _{3} \rightarrow\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{2} ONO _{2}\right]_{ n }$ (Xenlulozo mononitrat) $+ nH _{2} O$ $\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{3}\right]_{ n }+2 nHNO _{3} \rightarrow\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )\left( ONO _{2}\right)_{2}\right]_{ n }($ Xenlulozo dinitrat $)+2 nH _{2} O$ $\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{3}\right]_{ n }+3 nHNO _{3} \rightarrow\left[ C _{6} H _{7} O _{2}\left( ONO _{2}\right)_{3}\right]_{ n }$ (Xenlulozo trinitrat) $+3 nH _{2} O$ Hỗn hợp xenlulozo mononitrat và Xenlulozo đinitrat (gọi là coloxilin) được dùng để tạo màng mỏng tại chỗ trên da nhằm bảo vệ vết thương, và dùng trong công nghệ cao phân tử (chế tạo nhựa xenluloit, sơn, phim ảnh...). Xenlulozo trinitrat thu được (có tên gọi piroxilin) là một sản phẩm dễ cháy và nổ mạnh, được dùng làm chất nổ cho mìn, lựu đạn... và chế tạo thuốc súng không khói. - Tác dụng của (CH $\left._{3} CO \right)_{2}O$ : Xenlulozo tác dụng với abhiđrit axetic có $H _{2} SO _{4}$ xúc tác có thể tạo thành xenlulozo mono- hoặc đi- hoặc triaxetat. Ví dụ: $\left[ C _{6} H _{7} O _{2}( OH )_{3}\right]_{ n }+3 n \left( CH _{3} CO \right)_{2} O \rightarrow\left[ C _{6} H _{7} O _{2}\left( OCOCH _{3}\right)_{3}\right]_{ n }($ xenlulozo triaxetat $)+3 nCH _{3} COOH$

Các câu hỏi trắc nghiệm về Xenlulose có đáp án