Xenlulozo – Khái niệm, đặc tính lý hóa và ứng dụng

Chu Văn An

Cellulose hay Cellulose, là một hợp chất hữu cơ màu trắng, dạng sợi, không mùi, tồn tại ở dạng rắn, được phát hiện vào năm 1838 bởi nhà hóa học Anselme Payen. Hợp chất này có rất nhiều trên trái đất và hiện được sử dụng rộng rãi trong sản xuất công nghiệp và đời sống. Trong bài viết dưới đây LabTrường Lê Hồng Phong sẽ chia sẻ thông tin chi tiết về Cellulose đến các bạn.

1. Xellulose là gì?

Cellulose hay Cellulose, là một hợp chất hữu cơ màu trắng, dạng sợi, không mùi, tồn tại ở dạng rắn, được phát hiện vào năm 1838 bởi nhà hóa học Anselme Payen. Cellulose là một loại polysacarit trong lĩnh vực hóa học. Chúng đóng vai trò là thành phần chính trong việc tạo ra màng tế bào thực vật. Hợp chất này được hình thành thông qua liên kết β(1→4)-glycosid giữa các đơn vị D-glucose. Cấu trúc này tạo ra một chuỗi polymer thẳng cho xenlulo.

Hình 1: Cấu trúc của Cellulose hoặc Cellulose

Các nhóm hydroxyl (OH-) trên phân tử glucose tạo thành liên kết hydro với các nguyên tử oxy. Tạo sự cố định giữa các chuỗi và mang lại độ bền kéo cao cho sợi xenlulo. Trong cấu trúc tế bào của thực vật, nhiều chuỗi xenlulo có thể liên kết với nhau tạo thành sợi xenlulo. Đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và tính chất vật lý của tế bào thực vật.

Công thức của xenlulozơ là [(C6H10O5)]hoặc [C6H7O2(OH)3]n, trong đó “n” biểu thị số lần lặp lại của đơn vị cấu trúc. Cellulose là một polymer có khối lượng phân tử rất lớn. Được hình thành từ các đơn vị chuỗi β-glycosid, nó có cấu trúc không phân nhánh và không xoắn.

2. Tính chất lý hóa nổi bật của xenlulo

Cellulose là một hợp chất dồi dào trên trái đất được phát hiện vào năm 1838 bởi nhà hóa học Anselme Payen. Hợp chất này sở hữu những tính chất vật lý và hóa học nổi bật sau:

2.1. Tính chất vật lý của Cellulose

Cellulose là chất rắn kết tinh màu trắng, không mùi, không vị. Độ bền cao nhờ liên kết chặt chẽ giữa các chuỗi cellulose ở dạng sợi nhỏ. Tài sản này tạo ra một cấu trúc vững chắc và mạnh mẽ.

Cellulose không tan trong nước nhưng hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ và nước Svayde. Trọng lượng phân tử của xenluloza là 162,156 g/mol, mật độ 1,5 g/cm3. Điểm nóng chảy của cellulose được xác định là 260 độ C.

Hình 2: Cellulose là hợp chất dồi dào trên trái đất

2.2. Tính chất hóa học của Cellulose

Tham gia phản ứng thủy phân: Đun nóng xenluloza trong dung dịch axit vô cơ 70% sẽ thu được sản phẩm glucose. Phản ứng thủy phân cellulose này thường xảy ra trong dạ dày của động vật nhai lại như bò, trâu…

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6

Phản ứng este hóa: Xenlulo phản ứng với axit HNO3 trong điều kiện nhiệt độ và axit H2SO4 đậm đặc tạo thành xenlulo trinitrat – Chất màu vàng, dễ cháy, khi đốt không sinh khói, tro.

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

Phản ứng với anhydrit axetic: Xellulose phản ứng với anhydrit axetic tạo thành sản phẩm cellulose triacetate.

Phản ứng oxy hóa: Cellulose có thể phản ứng với oxy, tạo ra carbon dioxide và nước.

6nO2+ [C6H7O2(OH)3]n → 5nH2O + 6nCO2

3. Công thức bào chế Cellulose

Trong tự nhiên, cellulose là thành phần chính tạo nên màng tế bào của thực vật. Hợp chất này được tổng hợp từ các nguyên liệu tự nhiên như: Rơm rạ, bông, bã mía và các nguyên liệu tương tự.

Hình 3: Công thức điều chế Cellulose

Trong công nghiệp, cellulose được sản xuất thông qua việc nấu nguyên liệu thực vật trong dung dịch kiềm hoặc sulfite. Kết quả được gọi là bột giấy sulfite, sau đó được tẩy trắng để loại bỏ lignin còn sót lại.

Cellulose cũng có thể được điều chế thông qua quá trình phân hủy bột gỗ công nghiệp trong lò nung có thêm axit HCl ở nồng độ 1-10%. Quá trình nung diễn ra ở nhiệt độ 100°C trong thời gian từ 0,5 đến 2 giờ. Sau khi phản ứng kết thúc, sản phẩm được làm nguội và trung hòa bằng dung dịch xút, sau đó sấy khô ở 100°C. Cuối cùng sản phẩm được đem đi nghiền nhỏ.

4. Ứng dụng Cellulose trong đời sống và sản xuất

Cellulose được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống, cụ thể:

Hình 4: Cellulose được ứng dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống

• Sản xuất giấy: Dùng làm nguyên liệu chính sản xuất giấy in, giấy bao bì, giấy vệ sinh và nhiều sản phẩm giấy khác.
• Sản xuất vải: Dùng để tạo ra các loại sợi tổng hợp như sợi lyocell và sợi viscose, thường được sử dụng trong ngành dệt may và sản xuất vải không dệt.
• Bao bì thực phẩm: Sản xuất túi giấy, khay, hộp carton và các loại vật liệu đóng gói khác thân thiện với môi trường và có khả năng phân hủy sinh học.
• Dược phẩm và thực phẩm: Dùng làm chất bảo quản trong phô mai và tăng độ nhớt cho bột thuốc, viên nang và thực phẩm chế biến sẵn.
• Thi công: Cải thiện tính chất cơ học của vật liệu xi măng và tăng độ bám dính và độ bền cho vữa hoặc sơn.
• Sức khỏe: Bổ sung chất xơ qua thực phẩm giúp giảm tỷ lệ natri và kali trong máu, giúp giảm huyết áp.

LabTrường Chu Văn An vừa chia sẻ những thông tin liên quan đến hợp chất Cellulose với các bạn qua nội dung bài viết. Cellulose có vai trò quan trọng trong đời sống cũng như công nghiệp sản xuất. Hy vọng bài viết chia sẻ của Labvietchem đã mang đến những thông tin hữu ích cho các bạn.