KARBOKSIMETILCELULOZA: KARAKTERISTIKE, STRUKTURA, SINTEZA, UPORABE - KEMIJA - 2026

Karboksimetilceluloza spoj izveden iz celuloze, polimer glukoze. Također dobiva i nazive celulozne ili karmelozne gume. Može biti u obliku natrijeve soli.

Karboksimetilceluloza je higroskopna i topljiva u vodi, za razliku od celuloze koja je u vodi netopljiva. Neki CH ₂ OH skupine iz molekula glukoze koji čine celuloza su supstituirani sa -CH ₂ OCH ₂ COOH skupina. Ova supstitucija daje ionska svojstva svojoj strukturi.

Izvor: Autor LHcheM, iz Wikimedia Commons

Ali što je celuloza? To je biopolimer koji se sastoji isključivo od molekula β-glukoze, povezanih β-1,4-o-glukozidnim vezama. Celuloza ima formulu (C ₆ H ₁₀ O ₅) _n uz minimalne vrijednosti od 2000 za n. Polimer može imati linearnu ili vlaknastu strukturu, koja je glavni sastojak biljne stijenke.

Njegova kompaktna struktura je neprobojna od vode i zbog toga je u njoj netopljiva. Unatoč tome što se sastoji od glukoze, celulozu se životinje ne mogu koristiti, jer im nedostaje enzim celulaza koji bi mogao razbiti β1,4-glukozidne veze.

Karboksimetilna skupina vezana za celulozu daje karboksimetilcelulozi negativno nabijenu površinu. Ovi naboji omogućuju njegovu upotrebu u tehnici ionske izmjene kromatografije, funkcionirajući kao kationski izmjenjivač koji se koristi u pročišćavanju proteina.

Karboksimetilceluloza se zbog svog hidrofilnog svojstva koristi u liječenju suhih očiju. Isto tako, zbog ovog svojstva korišteno je u proizvodnji pelena i sanitarnih proizvoda ove vrste. Te aplikacije služe kao primjer ogromnog popisa upotreba i / ili aplikacija koje ovaj spoj ima.

Fizička i kemijska svojstva

Formula

RnOCH ₂ COOH

Fizički izgled

Bijeli prah. Natrijeva karboksimetil celuloza: bijele ili mliječno vlaknaste čestice.

Miris i okus

Bez mirisa i okusa.

Topnost u vodi

Topivo je (20 mg / mL).

Topljivost u organskim otapalima

Netopljiv je u metanolu, etanolu, dietil-eteru, acetonu, kloroformu, a također i u benzenu.

Točka raspadanja

274 ° C.

Gustoća

0,7-0,9 g / ³.

Kiselost

Slično je octenoj kiselini i konstanta disocijacije mu je 5 x 10 ^-5.

Struktura

Izvor: Autor Elrond, iz Wikimedia Commons

Gornja slika prikazuje strukturu jedinice monomera karboksimetilceluloze. Imajte na umu da 'H hidroksilnih skupina je supstituiran s CH ₂ COOH skupina; Osim za OH skupinu na C-3. To jest, prema slici, polimer nije potpuno supstituiran.

CH ₂ COOH skupina mogu se deprotonira i okružuju električno privlačenje su Na ⁺ kationa: CH ₂ COO ^- Na ⁺. Je zahvaljujući onima koji karboksimetilceluloza vrlo topljiv u vodi, kao što je u stanju tvoriti vodikove veze s njom (CH ₂ COOH-OH ₂). To je glavni uzrok njegovog izrazitog hidrofilnog i higroskopnog karaktera.

Također, ove su skupine mnogo voluminoznije od hidroksila, tako da se fizikalno-kemijska svojstva polimera mijenjaju u odnosu na izvornu celulozu. Njegova velika veličina sprječava stvaranje unutarnjih vodikovih veza, to jest između monomernih lanaca, a prstenovi su potpuno izloženi interakcijama s vodom.

Stoga, to je veći stupanj supstitucije od OH CH ₂ COOH, veća je hidrofilni lik dobivenog celuloze. Mikroskopski ova razlika možda nije baš očita; ali na makroskopskim vagama bilo bi isto kao kad biste mogli otopiti blok drva u spremniku vode ako bi se takve zamjene dogodile na licu mjesta.

Sinteza

Za dobivanje karboksimetilceluloze iz celuloznih vlakana slijedi postupak Druvacell:

A) Celulozna vlakna se obrađuju izopropanolima i lužinama kako bi se izazvalo njihovo oticanje i ionizacija hidroksilnih skupina.

B) Celulozna vlakna iz prethodnog tretmana se dalje alkaliziraju obradom s NaOH, prema sljedećoj reakciji:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Celulozna vlakna vezana za NaOH tada reagiraju s natrijevim kloroacetatom, stvarajući tako natrijevu karboksimetilcelulozu:

RceOH ∙ NaOH + ClCHz ₂ COO ^- Na => RceOCH ₂ COO ^- Na ⁺ + NaCl + H ₂ O

Vezanje COO ^- grupa u celulozu kako bi se dobilo carboxymethiclulose čini topivi u vodi i reaktivna.

Za što se koristi (koristi)

Karboksimetilceluloza ima brojne primjene i primjene zbog hidrofilnosti i sposobnosti kombiniranja s brojnim spojevima. Među njezinim su namjenama sljedeće.

hrana

-Koristi se kao zgušnjivač i stabilizator hrane. Osim toga, koristi se kao dijetalna vlakna i emulgator. Koristi se kod potresa sladoleda, krema i krema, kao pomoć u stvaranju želatinskih gelova i pudinga.

-Koristi se kao sredstvo za suspendiranje u voćnim sokovima i kao zaštitni koloid u majonezi. Također se koristi za oblaganje površine plodova.

-Budući da se karboksimetilceluloza u tijelu ne metabolizira, to mogu koristiti ljudi s niskokaloričnom dijetom.

Lijek

-Otopine karboksimetilceluloze tvore gelove koji se koriste u operacijama srca, toraksa i rožnice.

-U prsnom košu, pluća se spajaju i prekrivaju otopinom karboksimetilceluloze. To bi se izbjeglo istjecanje zraka koje se nalazi u alveolama i ulazak tekućine u pluća.

-U grani ortopedije, karboksimetilceluloza koristi se za podmazivanje zglobova, posebno u zglobovima, koljenima i kukovima. Otopina polimera ubrizgava se u zglobove kako bi se spriječila erozija, upala i moguće uništavanje hrskavice.

-Koristi se u liječenju suhoće i iritacije očiju. Također se koristi kao zaštitno sredstvo za sprečavanje oštećenja očne jabučice, kao što može doći do postavljanja kontaktnih leća.

-Karboksimetilceluloza koristi se i u liječenju opstipacije, pogodujući stvaranju izmeta odgovarajućom konzistencijom. Koristi se kao laksativ.

-Kombinacija karboksimetilceluloze i heparina korištena je za sprečavanje adhezije tijekom operacija.

Građevinska industrija

-Djeluje kao stabilizirajuće i hidrofilno sredstvo u većini cementnih pripravaka i građevinskih materijala. Poboljšava disperziju pijeska u cementu, osim toga povećava ljepljivo djelovanje cementa.

-Koristi se i kao dio ljepila za tapeciranje papira.

U deterdžentima

Grana industrije koja možda ima najveću potrošnju karboksimetilceluloze je u proizvodnji sapuna i deterdženata. Djeluje kao sredstvo koje inhibira i sprečava da se masti, uklonjene s površine tkanina, deterdžentima, ponovo sjedine s njima.

Ljepila

-Koristi se pri izradi ljepila za papir, jer ga ne mrlje, ne odaje miris i uklanja se. To ga čini idealnim za upotrebu u popravljanju knjiga ili drugog materijala.

- Ispitivano je i u mješavinama škroba i fenol formaldehida za dobivanje ljepila koja omogućuju spajanje limova drva.

Industrija vina

Koristi se za izbjegavanje taloženja vinskih soli prisutnih u vinu.

Papirna industrija

- Prevlačenje karboksimetilceluloznim preparatima od voštanih papira i kartona smanjuje potrošnju voskova. Također smanjuje potrošnju tiskarske tinte, što rezultira višim sjajem površina. Osim toga, površina papira ima veću glatkoću i veću otpornost na masti.

-Karboksimetilceluloza poboljšava vezu između papirnih vlakana, poboljšavajući njihovo obojenje. Također se koristi kao pomoćno sredstvo za raspršivanje u istiskivanju vlakana celulozne pulpe, izbjegavajući njihovu flokulaciju.

uzgoj

Karboksimetilceluloza djeluje kao sredstvo za raspršivanje pesticida. Također se koristi kao ljepilo za vezanje insekticida na površinu lišća biljke. U nekim se slučajevima koristi kao pomoć pri razgradnji nekih gnojiva koja jako zagađuju.

Kozmetika

Koristi se kao zgušnjivač, stabilizator i film koji se nekada stvara u kremama, losionima, šamponima i proizvodima za njegu kose. Osim toga, koristi se u pripremi gelova za uporabu u zubnom čišćenju.

Boje

Koristi se u proizvodnji boja i lakova na bazi ulja, djeluje kao sredstvo za zgušnjavanje i raspršivanje pigmenata u tekućinama.

Plastika

Koristi se za povećanje viskoznosti lateksa.

Keramika

Koristi se za spajanje komada porculana jer otopine karboksimetilceluloze potječu prilikom pečenja nekoliko pepela.

Tekstilna industrija

-Koristi se u svom sirovom obliku kako bi se izbjegla deformacija tkanina. Karboksimetilceluloza u kombinaciji sa škrobom koristi se u praonicama. Također se koristi u završnoj obradi tkanina. Tijekom proizvodnje tkanine su impregnirane karboksimetilcelulozom, a zatim obrađene kiselinom i toplinom.

- Koristi se u tiskanju tkanina, a surađuje kao sredstvo za zgušnjavanje tekstilnih boja i lakova.

Farmaceutska industrija

-Karboksimetilceluloza koristi se u oblaganje tableta lijekova. Polimer je netopljiv u kiselim želučanim stanjima, ali topiv u tankom crijevu, gdje se terapijska sredstva apsorbiraju.

-Također se koristi kao bivši gel, nosač lijekova u obliku masti. Nadalje se koristi kao stabilizacijsko sredstvo u suspenzijama i emulzijama. Koristi se kao bioadheziv u tabletama koje se vežu na tjelesnu sluz.

Reference

1. Sidley Chemical. (2018.). Svojstva natrijeve karboksimetil celuloze. Oporavak od: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018.). Karboksimetilceluloze. Oporavilo sa: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11. listopada 2006.). Razne primjene karboksimetilceluloze. Oporavilo od: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (SF). Optimizacija procesa karboksimetilacije celuloze iz bagatele šećerne trske., Oporavilo sa: aaiq.org.ar
5. Kombinacija karboksimetileluloza-heparin za prevenciju kirurških adhezija. (2017) Časopis za kirurško istraživanje 213: 222-233.