Напишите уравнения реакций получения моно и динитрата моно и диацетата целлюлозы (4 видео)

Содержание

Напишите уравнения реакций получения моно и динитрата моно и диацетата целлюлозы
Напишите уравнения реакций получения моно и динитрата моно и диацетата целлюлозы
Триацетат целлюлозы: формула, применение, свойства
Описание
Физико-химические свойства
Синтез
Разновидности
Изготовление тканей
Триацетат целлюлозы: применение в других областях
💥 Видео

Видео:Как Решать Задачи по Химии // Задачи с Уравнением Химической Реакции // Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Напишите уравнения реакций получения моно и динитрата моно и диацетата целлюлозы

Ацетилцеллюлоза (триацетат целлюлозы) – сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты: [C₆H₇O₂(OCOCH₃)₃]_n Этот полимер образуется при действии уксусного ангидрида (CH₃CO)₂O на активированную целлюлозу. Активация целлюлозы производится для облегчения диффузии реагентов внутрь материала путем набухания целлюлозы в 95-100% уксусной кислоте. При частичном омылении триацетата целлюлоза получают моно- и диацетаты: [C₆H₇O₂(OH)_3-х(OCOCH₃)_х]_n (х = 1 или 2). Ацетилцеллюлоза (в основном диацетат) используется в производстве ацетатного волокна, негорючей кинопленки.
При продавливании раствора ацетата целлюлозы в ацетоне через маленькие отверстия сита (фильеры) и последующем испарении растворителя образуются тончайшие волокна. Нити из этих волокон известны как ацетатный шелк.
Если раствор продавливать через узкие щели, то получается тонкая пленка ацетата целлюлозы. Благодаря способности пропускать ультрафиолетовые лучи, ацетатные пленки применяют в сельском хозяйстве, особенно для укрытия парников.
Пластмассы на основе ацетилцеллюлозы используются для изготовления штурвалов самолетов и автомобилей.

Нитроцеллюлоза (нитраты целлюлозы) – сложные азотнокислые эфиры целлюлозы общей формулы: [C₆H₇O₂(OH)_3-х(ONO₂)_х]_n (х = 1, 2 или 3) Эти вещества получают при обработке целлюлозы смесью концентрированных азотной и серной кислот (нитрующая смесь). В зависимости от условий проведения реакции и соотношения реагентов образуются мононитрат (х=1), динитрат (х=2) или тринитрат (х=3) целлюлозы.
Ди- и тринитраты целлюлозы (пироксилин) используют для производства пороха (твердого ракетного топлива) типа баллистит, для желатинизации жидких нитроэфиров в производстве динамитов и др. взрывчатых веществ промышленного назначения. Пироксилин – основа исторически первой искусственной пластмассы (целлулоида). Целлулоид ранее широко использовался для изготовления кино- и фотопленки, детских игрушек, мелких предметов быта. Его главный недостаток – легкая воспламеняемость и выделение токсичных оксидов азота при горении.
Моно- и динитраты целлюлозы (коллоксилин) применяются в медицине (коллодийная вата, коллодийный клей для перевязок).
Нитраты целлюлозы входят в состав нитролаков, нитроэмалей и нитрокрасок.

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 регенерируют.
В основе модификации целлюлозы лежит реакция образования растворимой соли (ксантогената) при взаимодействии спиртовой ОН-группы с сероуглеродом CS₂ в водном растворе щелочи. Схема реакции на примере спирта

Целлюлоза, обработанная раствором щелочи (щелочная целлюлоза), аналогичным образом взаимодействует с сероуглеродом, образуя ксантогенат целлюлозы: Этот продукт растворяется в щелочах с образованием вязкого коллоидного раствора, который называется вискозой.
При продавливании вискозы через фильеры в осадительную ванну с раствором кислоты происходит гидролиз ксантогената и регенерация целлюлозы в виде тонких нитей, называемых вискозным волокном.
Если вискозу продавливать через узкую щель, то целлюлоза регенерируется в виде тонкой пленки, которую после пластификации глицерином используют в качестве упаковочного материала – целлофана.

Видео:Как решать ОРГАНИЧЕСКИЕ ЦЕПОЧКИ? Основные типы химических реакцийСкачать

Напишите уравнения реакций получения моно и динитрата моно и диацетата целлюлозы

Самым распространенным полимером углевода глюкозы является целлюлоза. На этом уроке вы сможете познакомиться с ней подробнее. Узнаете о её физических и химических свойствах. Также изучите получение искусственных полимеров, например ацетатного шёлка, нитроваты, бездымного пороха.

I. Физические свойства

Это вещество белого цвета, без вкуса и запаха, нерастворимое в воде, имеющее волокнистое строение. Растворяется в аммиачном растворе гидроксида меди (II) – реактиве Швейцера.

II. Нахождение в природе

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

Этот биополимер обладает большой механической прочностью и выполняет роль опорного материала растений, образуя стенку растительных клеток. В большом количестве целлюлоза содержится в тканях древесины (40-55%), в волокнах льна (60-85%) и хлопка (95-98%). Основная составная часть оболочки растительных клеток. Образуется в растениях в процессе фотосинтеза.

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.

III. Строение

Состоит из остатков β — глюкозы

IV. Получение

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 исульфид натрия, и называемый белым щёлоком. Своё 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.

V. Применение

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

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.
Изготовление нитей, канатов, бумаги.
Получение глюкозы, этилового спирта (для получения каучука).

VI. Производные целлюлозы

К важнейшим производным целлюлозы относятся:

метилцеллюлоза (простые метиловые эфиры целлюлозы) общей формулы

ацетилцеллюлоза (триацетат целлюлозы) – сложный эфир целлюлозы и уксусной кислоты

нитроцеллюлоза (нитраты целлюлозы) – сложные азотнокислые эфиры целлюлозы:

VII. Химические свойства

1. Гидролиз

Гидролиз протекает ступенчато:

крахмал декстрины мальтоза глюкоза

2. Реакции этерификации

Целлюлоза – многоатомный спирт, на элементную ячейку полимера приходятся три гидроксильных группы. В связи с этим, для целлюлозы характерны реакции этерификации (образование сложных эфиров). Наибольшее практическое значение имеют реакции с азотной кислотой и уксусным ангидридом. Целлюлоза не дает реакции «серебряного зеркала».

Полностью этерифицированная клетчатка известна под названием пироксилин, который после соответствующей обработки превращается в 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.

2. Взаимодействие с уксусной кислотой:

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом в присутствии уксусной и серной кислот образуется триацетилцеллюлоза.

VII. Ацетатное волокно (ацетилцеллюлоза)

Впервые на мировом рынке появилось в 1921 году, как результат трудов американских ученых и технологов под руководством Дрейфуса.

Получение относительно безвредное, отличается простотой технологического процесса и доступностью вспомогательных материалов.

Получение. Сырьем для получения ацетатного волокна служат остатки хлопкового пуха или облагороженной древесной целлюлозы, обработанные уксусным ангидритом и уксусной кислотой: получают рыхлые хлопья первичного ацетата. (“уксус” по латыни “ацетум”, от этого произошло и название “ацетатное”)

Для получения вторичного ацетата первичный ацетат омыливают – добавляют определенное количество воды; полученные белые хлопья отжимают, обрабатывают в смеси ацетона и спирта, продавливают через фильеры, и при помощи теплого воздуха испаряют смесь,от чего нити затвердевают. Из этих блестящих нитей и ткут ацетатное полотно. В сочетании с другими нитями волокно используют с шелком, вискозой, шерстью и другими смесевыми тканями.

Характеристика. Ацетатное волокно мало гигроскопично, мало впитывает влагу, мягкое, легкое, тонкое, упругое, блестящее, но при температуре выше 85 градусов блеск теряет, сильно электризуется, в мокром состоянии прочность теряет очень мало, но имеет склонность к образованию заломов в мокром состоянии , боится высоких температур и при 140 градусах разрушается, не подвержено действиям плесени, сильно осыпается, мало сминается, быстро сохнет (вода стекает), светостойкое.

Изделия утюжат влажным по изнаночной стороне, чтобы не образовывались ласы, нельзя чистить ацетоном, можно растворить ткань.

Применение. В настоящее время выпуск ацетатных волокон и нитей резко сократился из-за малой потребительской востребованности.

В 60-десятые годы ХХ века использовали ткани для женских платьев, блузок,. летних костюмов

Триацетатное волокно

Получают из первичного ацетата путем воздействия на него химического состава.

Формование волокна происходит так же, как ацетатного, но при низких температурах, что ведет к некоторым различиям в их свойствах: отличается низкой гигроскопичностью, белее высокой температурой плавления и глажения, его можно отбеливать и проще окрашивать, не нуждается в глажении, хорошо держит складки плиссе и гофре даже после стирки, что улучшает процесс эксплуатации; сильно осыпается.

Применение: Изготавливают ткани для галстуков (из-за низкой прочности).тюля, покрывал на кровати, кружев, юбок гофре и плиссе, сорочек

Триацетилцеллюлоза (или ацетилцеллюлоза) является ценным продуктом для изготовления негорючей кинопленки и ацетатного шелка. Для этого ацетилцеллюлозу растворяют в смеси дихлорметана и этанола и этот раствор продавливают через фильеры в поток теплого воздуха.

А сама фильера схематично выглядит так:

Растворитель испаряется и струйки раствора превращаются в тончайшие нити ацетатного шелка.

Говоря о применении целлюлозы, нельзя не сказать о том, что большое количество целлюлозы расходуется для изготовления различной бумаги. Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, проклеенный и спрессованный на специальной бумагоделательной машине.

Видео:Химические уравнения // Как Составлять Уравнения Реакций // Химия 9 классСкачать

Триацетат целлюлозы: формула, применение, свойства

Триацетат целлюлозы по формуле представляет собой сложное органическое соединение. Ранее оно использовалось для изготовления кино- и фотопленки, а в настоящее время основной областью применения является изготовление тканей и пленок для рентгенологических исследований.

Видео:8 класс. Составление уравнений химических реакций.Скачать

Описание

Триацетат целлюлозы – это эфир целлюлозы и уксусной кислоты. Представляет собой аморфное вещество белого цвета в виде хлопьев или порошка.

Химическая формула триацетата целлюлозы: [С₆Н₇О₂ (ОСОСН₃)₃]_n, где: n – степень полимеризации. Это значение находится в пределах 150-700. Средняя степень полимеризации – 260-300. Молекулярная масса соединения составляет 25-115 тысяч г/моль.

Структурная формула триацетата целлюлозы представлена на рисунке ниже.

Это соединение является термопластом, то есть способно при нагревании переходить в высокоэластичное состояние, однако его термическая стойкость не высока. При температуре размягчения начинает изменяться окраска материала.

Видео:РЕАКЦИИ ИОННОГО ОБМЕНА, ИОННОЕ УРАВНЕНИЕ - Урок Химия 9 класс / Подготовка к ЕГЭ по ХимииСкачать

Физико-химические свойства

Триацетат целлюлозы, формула которого содержит 3 ацетильных группы COCH₃, обладает следующими основными характеристиками:

хорошо растворим в таких веществах, как: ледяная уксусная кислота, хлороформ, анилин, пиридин, фенол, муравьиная кислота, формамид, жидкий сернистый ангидрид, метиленхлорид (наиболее распространенный растворитель в настоящее время);

легко кристаллизуется при нагреве до температуры 210-225°С;

не растворим в воде, сложных эфирах, ацетоне и этилацетате;

плотность 1280–1330 кг/м 3 ;

в растворах кислот и щелочей происходит омыление вещества, то есть оно неустойчиво;

высокие волокно- и пленкообразующие свойства;

температура размягчения – 190-210 °C, разложения (деструктурирования) – 230 °C;

температура воспламенения – 295 °С, самовоспламенения – 380-430 °С.

Термостабильность вещества повышают путем добавления стабилизаторов (антиоксидантов, в состав которых входят аминогруппы, и других веществ).

Видео:Типы Химических Реакций — Химия // Урок Химии 8 КлассСкачать

Синтез

Впервые ацетатные эфиры целлюлозы были получены в 1865 г. немецким ученым Шютценбергом. В настоящее время триацетат (или первичный ацетат целлюлозы) синтезируют путем полного ацетилирования хлопковой или древесной целлюлозы с применением уксусного ангидрида. Этот процесс необратим и происходит в присутствии катализаторов – серной или хлорной кислоты. Согласно данных ИК-спектра, использование катализаторов состава H₂SO₄+Mg(ClO₄)₂ позволяет получить соединения с более высокими качественными и технологическими показателями.

Уксусная кислота в триацетате целлюлозы находится в связанном состоянии. Ее содержание находится в пределах 60-61,5%. Для создания более однородного продукта необходимо последующее омыление этого вещества. В составе ацетилирующей смеси, кроме ангидрида и катализаторов, находится также растворитель (гомогенный метод получения) или растворитель (гетерогенная технология).

Особенностями производства триацетата целлюлозы, отличающими его от изготовления других эфиров целлюлозы, являются:

невозможность контроля образования сложных эфиров;

необходимость использования катализатора;

регулирование ацетильных групп в последующем процессе омыления.

Видео:Составление уравнений химических реакций. 1 часть. 8 класс.Скачать

Разновидности

Это вещество может быть получено в нескольких структурных модификациях:

При ацетилировании, то есть замещении атомов водорода остатками уксусной кислоты CH3CO (или ацетильной группой). В данном случае происходит образование триацетат целлюлозы I. Процесс производится в смеси уксусного ангидрида и бензола, при температуре 55°С.

Вторую модификацию синтезируют при переосаждении из смеси хлороформа и эфира. Это соединение является более устойчивым по сравнению с предыдущим типом.

Оба состояния вещества находятся в равновесии, которое зависит от температуры и рода растворителя. Переход из I во II модификацию является обратимым. Его можно произвести при помощи обработки различными химическими реагентами. При низких температурах — вне зависимости от исходного сырья — преимущественно синтезируется ацетат целлюлозы I, а вторая модификация образуется при высоких температурах этерификации гидратцеллюлозы. Второй тип структуры также можно получить омылением первой модификации раствором едкого натра в метиловом спирте.

Видео:Решение задач на термохимические уравнения. 8 класс.Скачать

Изготовление тканей

Еще в 1901 г. был выдан первый патент на выработку искусственного волокна из данного соединения и началось его промышленное освоение. Формула триацетата целлюлозы, как и других ацетатов этого вещества, характеризуется большой разницей по молекулярной массе. В связи с этим исходный целлюлозный материал отличается неоднородностью, а это сказывается на прядильных свойствах волокон. Низкомолекулярные фракции также значительно ухудшают их качество.

Волокно формируется при испарении жидкости в растворах триацетата целлюлозы в смеси ацетона с водой или в растворителях (метиленхлорид, этанол, метанол). Нити используются как дешевое сырье для производства искусственного шелка, трикотажных изделий и в технических целях. Применение триацетата целлюлозы в качестве основы для тканей позволяет получить их высокие потребительские характеристики:

достаточная свето- и теплостойкость;

хороший внешний вид (напоминает натуральный шелк);

устойчивость ко многим химическим веществам и микроорганизмам;

К недостаткам относятся низкая гигроскопичность, уменьшение прочности волокон при их намокании, небольшая стойкость к механическому истиранию, накапливание статического электричества.

Видео:Химические уравнения. СЕКРЕТНЫЙ СПОСОБ: Как составлять химические уравнения? Химия 8 классСкачать

Триацетат целлюлозы: применение в других областях

С 1952 г. данное вещество было основным компонентом при изготовлении кино- и фотопленок, магнитных лент. В настоящее время оно используется также в производстве пленок для рентгеновских снимков. Для этого материала характерна стабильность в размерах, небольшое поглощение влаги, газопроницаемость. В некоторых компаниях вещество входит в состав покрытий для солнцезащитных очков.

В промышленности также находит широкое применение продукт омыления триацетата целлюлозы. Его используют при изготовлении пластмасс (этролы) и искусственного волокна. Отличительной особенностью данного вещества является возможность внесения более разнообразных видов пластификаторов по сравнению с триацетатом целлюлозы.

В лакокрасочной промышленности это соединение добавляют в состав лаков для лучшего пленкообразования. Согласно рентгенограммам и изучению ИК-спектра вещества, применение очищенных сиропов триацетата целлюлозы позволяет повысить физико-механические свойства пленок на 20%.