Hợp chất hóa học hữu cơ xenlulozơ là gì, nó có công thức hóa học, những tính chất vật lý, hóa học gì? Chất lỏng hòa tan được xenlulozơ là những chất gì? Những kiến thức này sẽ được thuvienhoidap.net giải thích chi tiết trong bài viết này.

Khái niệm xenlulozơ là gì?

Xenlulo đang được coi là hợp chất hữu cơ phong phú nhất trên trái đất. Công thức hóa học của xenlulozơ là (C6H10O5)n. Trên thực tế, nó là một loại carbohydrate phức tạp bao gồm oxy, carbon và hydro. 

Nó là một hợp chất không vị, không vị, không có mùi. Nó được phát hiện lần đầu tiên bởi nhà hóa học người Pháp Anselme Payen vào năm 1838. Xenlulozơ là một loại hợp chất hữu cơ hòa tan trong nước cũng như phân hủy sinh học.

Trong bông tự nhiên, lượng xenlulozơ có mặt là 90%. Ngoài ra, lượng xenlulo trong gỗ là 40-45% và trong cây gai dầu khô là 57%. Xenlulozơ là một ví dụ phổ biến của polysaccharide và hữu ích cho chức năng cấu trúc ở thực vật. Xenlulozơ là loại glucozơ không phân nhánh, là polyme cặn kết hợp với nhau thông qua các kết nối beta-1,4. Do đó, nó cho phép phân tử tạo thành các chuỗi thẳng, dài.

xenlulozơ là thành phần cấu trúc chính của thành tế bào thực vật, nó thường được kết hợp với hemicellulose, pectin và lignin. Cách thức và mức độ kết hợp của nó có ảnh hưởng lớn đến kết cấu của thực phẩm có nguồn gốc thực vật. 

Sự thay đổi cấu trúc của thực vật trong quá trình chín và sau chín là do sự thay đổi của các chất pectin. xenlulozơ không tồn tại trong đường tiêu hóa của con người, và xenlulozơ là một chất xơ quan trọng trong thực phẩm. 

Tính chất vật lý của Xenlulozơ

• Xenlulozơ là chất rắn kết tinh có dạng bột màu trắng.
• Nó có độ bền kéo cao do các liên kết hidro bền chắc, hiện diện giữa các chuỗi riêng lẻ trong các sợi nhỏ xenlulozơ. Độ bền kéo như vậy của sợi nhỏ xenlulo rất giống với thép.
• Sự sắp xếp xen kẽ của các phân tử cũng góp phần vào độ bền kéo cao.
• Xenlulozơ có thể hòa tan trong dung môi hữu cơ, ngược lại không hòa tan trong nước.
• Nhiều đặc tính vật lý của xenlulozơ phụ thuộc vào mức độ trùng hợp hoặc độ dài chuỗi và số lượng phân tử glucose.
• Xenlulozơ là hợp chất không có vị, không có mùi.
• Khối lượng mol: 162,156 gam trên một mol.
• Mật độ: 1,5 gam trên cm khối.
• Điểm nóng chảy: 260-270 độ C.
• Xenlulozơ không tan trong nước cũng như không tan trong các dung môi hữu cơ nói chung, chẳng hạn như rượu, ete, axeton, benzen…
• Xenlulozơ tan được trong nước Svayde là dung dịch thu được khi hòa tan Cu(OH)2 trong amoniac (NH3)
• Công thức hóa học của Xenlulozơ là (C6H10O5)n hoặc [C6H7O2(OH)3]n

Tính chất hóa học của Xenlulozơ

a  – Phản ứng thủy phân 

Đun nóng xenlulozơ trong dung dịch axit vô cơ đặc như H2SO4 70% sẽ thu được sản phẩm là glucozơ

Trong những điều kiện nhất định, xenlulozơ phản ứng với nước. Trong quá trình phản ứng, cần oxy bị phá vỡ và các phân tử nước được thêm vào đồng thời, xenlulozo chuyển từ phân tử chuỗi dài sang phân tử chuỗi ngắn cho đến khi tất cả các liên kết oxy bị phá vỡ và trở thành glucose.

Phương trình phản ứng thủy phân của xenlulozơ

• (C₆H₁₀O₅)_n + H₂O → nC₆H₁₂O₆

b – Phản ứng với axit nitric

Đun nóng xenlulozơ trong hỗn hợp axit nitric đặc và axit sunfuric sẽ thu được sản phẩm là xenlulozơ trinitrat

Phương trình phản ứng

• [C₆H₇O₂(OH)₃]_n + 3nHNO₃  → [C₆H₇O₂(ONO₂)3]_n + 3nH₂O

Xenlulozơ trinitrat rất dễ cháy và nổ mạnh không sinh ra khói nên được dùng làm thuốc súng không khói.

c – Phản ứng oxi hóa của xenlulozơ

Vì là hợp chất hữu cơ nên xenlulozơ có thể tham gia phản ứng oxi hóa với oxi để tạo thành khí CO2 và nước

• 6nO2 + (C6H10O5)n → 5nH2O + 6nCO2

d – Chất lỏng hòa tan được xenlulozơ là chất gì?

Các chất lỏng hòa tan được xenlulozơ là nước Svayde [Cu(NH3)4](OH)2  là dung dịch phản ứng giữa 2 hợp chất Cu(OH)2 và amoniac (NH3)

Phương trình phản ứng tạo nước Svayde

• Cu(OH)2 + 4NH3 → [Cu(NH3)4](OH)2

Các hợp chất như rượu etylic, ete, axeton, benzen không hòa tan được xenlulozơ.

Cách điều chế xenlulozơ 

Phương pháp 1:

Xenlulozơ  là hợp chất polyme tự nhiên phong phú nhất trên thế giới, nguyên liệu để sản xuất được lấy từ gỗ, bông, xơ bông, rơm rạ, rơm rạ, lau sậy, gai dầu, vỏ cây dâu tằm, vỏ cây dâu tằm và bã mía. 

Phương pháp sản xuất xenlulozơ trong công nghiệp là dùng dung dịch sulfit hoặc dung dịch kiềm để nấu nguyên liệu thực vật, chủ yếu để loại bỏ lignin, chúng được gọi là phương pháp sunfit và phương pháp kiềm.

Các vật liệu thu được được gọi là bột giấy sunfit và bột giấy kiềm. Sau khi tẩy trắng để loại bỏ thêm lignin còn sót lại, bột giấy đã tẩy trắng có thể được sử dụng để làm giấy. Sau khi loại bỏ thêm hemicellulose, nó có thể được sử dụng làm nguyên liệu cho các dẫn xuất cellulose.

Phương pháp 2: 

Sử dụng nguyên liệu thực vật là sợi và axit vô cơ giã thành dạng sệt để tạo ra α-xenluloza, sau đó xử lý xenluloza để khử phân ly một phần, sau đó loại bỏ phần không kết tinh và tinh chế.

Phương pháp 3:

Phân hủy ván bột gỗ công nghiệp, sau đó đưa nó đến lò phản ứng đã thêm axit clohydric 1% -10% (lượng 5% -10%) để đun nóng và thủy phân, nhiệt độ là 90-100 ℃. Thủy phân Thời gian là 0,5-2 giờ, sau khi phản ứng xong, được làm nguội và đưa đến bể trung hòa, điều chỉnh về trung tính bằng xút lỏng và được lọc,  làm khô ở 80-100 ° C và cuối cùng sản phẩm được nghiền nát.

Tác dụng và công dụng của xenlulozơ

• Xenlulo chủ yếu hữu ích trong sản xuất bìa và giấy. Các lượng nhỏ hơn của nó được chuyển đổi thành các dẫn xuất của nó như giấy bóng kính.
• Là một chất bổ sung chất xơ trong chế độ ăn uống của chúng ta.
• Ngoài ra, nó còn giúp như một chất phụ gia trong các mặt hàng thực phẩm khác nhau.
• Có tác dụng như một chất bảo quản trong pho mát vì nó đóng vai trò của một chất chống vón cục.
• Xenluloza rất hữu ích để chế tạo thuốc nổ và sản xuất nitrocellulose.
• Giảm cân và điều trị béo phì: Chất xơ thay thế lượng một số chất dinh dưỡng trong thức ăn và làm giảm tổng lượng thức ăn. Chất xơ giúp thúc đẩy quá trình bài tiết nước bọt và dịch tiêu hóa, làm no bụng, đồng thời hút nước và trương nở tạo cảm giác no lâu và ức chế ham muốn ăn uống. Chất xơ được kết hợp với một số axit béo, sự kết hợp này ngăn không cho axit béo được hấp thụ khi chúng đi qua đường tiêu hóa, do đó làm giảm tốc độ hấp thụ chất béo.
• Xenlulozơ trong thực phẩm có thể hấp thụ các ion và trao đổi với các ion natri và ion kali trong ruột, do đó làm giảm tỷ lệ natri và kali trong máu, do đó làm giảm huyết áp.