Строение молекул. Молекулярная формула целлюлозы (C6H10O5)n, как и у крахмала. Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромолекула состоит из мно­гих остатков молекул глюкозы. Может возникнуть вопрос: почему крахмал и целлюлоза — вещества с одинаковой молекулярной формулой — обладают различными свойст­вами?

При рассмотрении синтетических полимеров мы уже вы­яснили, что их свойства зависят от числа элементарных звеньев и их структуры. Это же положение относится и к природным полимерам. Оказывается, степень полимериза­ции у целлюлозы намного больше, чем у крахмала. Кроме того, сравнивая структуры этих природных полимеров, уста­новили, что макромолекулы целлюлозы, в отличие от крах­мала, состоят из остатков молекул р-глюкозы и имеют только линейное строение. Макромолекулы целлюлозы рас­полагаются в одном направлении и образуют волокна (лен, хлопок, конопля).

В каждом остатке молекулы глюкозы содержатся три гидроксильные группы.

Нахождение в природе.

Целлюлоза, так же как и крах­мал, образуется в растениях при реакции фотосинтеза. Она является основной составной частью оболочки растительных клеток; отсюда происходит ее название — целлюлоза («целлула» — клетка). Волокна хлопка — это почти чистая целлюлоза (до 98%). Волокна льна и конопли тоже состоят главным образом из целлюлозы. В древесине ее содержится примерно 50%.

Получение.

Образцом почти чистой целлюлозы является вата, полученная из очищенного хлопка. Основную массу целлюлозы выделяют из древесины, в которой она содер­жится вместе с другими веществами. Наиболее распростра­ненным методом получения целлюлозы в нашей стране является так называемый сульфитный. По этому методу из­мельченную древесину в присутствии раствора гидросуль­фита кальция Ca(HSO3)2 или «гидросульфита натрия NaHSO3 нагревают в автоклавах при давлении 0,5— 0,6 МПа и температуре 150 "С. При этом все другие ве­щества разрушаются, а целлюлоза выделяется в сравни­тельно чистом виде. Ее промывают водой, сушат и направ­ляют на дальнейшую переработку, большей частью на производство бумаги.

Физические свойства.

Целлюлоза — волокнистое ве­щество, нерастворимое ни в воде, ни в обычных органи­ческих растворителях. Растворителем ее является реактив Швейцера — раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует.

Химические свойства. Одно из наиболее характерных свойств целлюлозы — способность в присутствии кислот подвергаться гидролизу с образованием глюкозы. Анало­гично крахмалу гидролиз целлюлозы протекает ступенчато. Суммарно этот процесс можно изобразить так:

(С6Н10О5)n + nН2О Н2SO4 nСбН12О6

Так как в молекулах целлюлозы имеются гидроксиль-ные группы, то для нее характерны реакции этерификации. Из них практическое значение имеют реакции целлюлозы с азотной кислотой и ангидридом уксусной кислоты.

При взаимодействии целлюлозы с азотной кислотой в присутствии концентрированной серной кислоты в зави­симости от условий образуются динитроцеллюлоза и три-нитроцеллюлоза, являющиеся сложными эфирами:

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидри­дом (в присутствии уксусной и серной кислот) получается триацетилцеллюлоза или диацетилцеллюлоза:

Целлюлоза горит. При этом образуются оксид угле­рода (IV) и вода.

При нагревании древесины без доступа воздуха проис­ходит разложение целлюлозы и других веществ. При этом получаются древесный уголь, метан, метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и другие продукты.