KARBOXYMETYLCELULÓZA: VLASTNOSTI, ŠTRUKTÚRA, SYNTÉZA, POUŽITIE - CHÉMIA - 2026

Karboxymethylcelulóza je zlúčenina odvodená od celulózy, polymér glukózy. Získava tiež názvy celulózy alebo karmelózy. Môže byť vo forme sodnej soli.

Karboxymetylcelulóza je hygroskopická a rozpustná vo vode, na rozdiel od celulózy, ktorá je nerozpustná vo vode. Niektoré -CH ₂ OH skupiny molekúl glukózy, ktoré tvoria celulózu sú substituované -CH ₂ OCH ₂ COOH skupiny. Táto substitúcia dáva svojej štruktúre iónové vlastnosti.

Zdroj: LHcheM, z Wikimedia Commons

Čo je to celulóza? Je to biopolymér vyrobený výlučne z β-glukózových molekúl, spojených pomocou β-1,4-o-glukozidických väzieb. Celulóza má vzorec (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n s minimálnou hodnotou 2000 pre n. Polymér môže mať lineárnu alebo vláknitú štruktúru, ktorá je hlavnou zložkou steny rastlinnej bunky.

Jeho kompaktná štruktúra je nepreniknuteľná vo vode, a preto je v nej nerozpustná. Napriek tomu, že sú vyrobené z glukózy, zvieratá nemôžu používať celulózu, pretože im chýba celulázový enzým, ktorý by prerušil p1,4-glukozidické väzby.

Karboxymetylová skupina naviazaná na celulózu poskytuje karboxymetylcelulózu negatívne nabitý povrch. Tieto náboje umožňujú jeho použitie v technike iónomeničovej chromatografie, ktorá funguje ako výmenník katiónov, ktorý sa používa na čistenie proteínov.

Karboxymetylcelulóza sa vďaka svojim hydrofilným vlastnostiam používa na ošetrenie suchých očí. Podobne sa vďaka tejto vlastnosti používa na výrobu plienok a hygienických výrobkov tohto typu. Tieto aplikácie slúžia ako príklad obrovského zoznamu použití a / alebo aplikácií, ktoré táto zlúčenina má.

Fyzikálne a chemické vlastnosti

vzorec

RnOCH ₂ COOH

Fyzický vzhľad

Biely prášok. Sodná soľ karboxymetylcelulózy: biele alebo mliečne vláknité častice.

Vôňa a chuť

Bez zápachu a chuti.

Rozpustnosť vo vode

Je rozpustný (20 mg / ml).

Rozpustnosť v organických rozpúšťadlách

Je nerozpustný v metanole, etanole, dietyléteri, acetóne, chloroforme a tiež v benzéne.

Bod rozkladu

274 ° C.

Hustota

0,7 - 0,9 g / cm ³ .

kyslosť

Je podobný kyseline octovej a jej disociačná konštanta je 5 x ^10-5 .

štruktúra

Zdroj: Elrond, z Wikimedia Commons

Horný obrázok ukazuje štruktúru monomérnej jednotky karboxymetylcelulózy. Všimnite si, že H hydroxylové skupiny sú substituovaná CH ₂ COOH skupín ; S výnimkou skupiny OH na C-3. To znamená, že podľa obrázku nie je polymér úplne nahradený.

CH ₂ COOH skupiny možno deprotonaci a obklopujú elektrostatickú príťažlivosťou kože ⁺ katiónov : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Je to vďaka nim, že karboxymethylcelulóza, je veľmi rozpustný vo vode, pretože je schopný tvoriť vodíkové väzby s ním (CH ₂ COOH-OH ₂ ). To je hlavnou príčinou výrazného hydrofilného a hygroskopického charakteru.

Tieto skupiny sú tiež oveľa objemnejšie ako hydroxylové skupiny, takže fyzikálno-chemické vlastnosti polyméru sa menia v porovnaní s pôvodnou celulózou. Jeho veľká veľkosť bráni tvorbe vnútorných vodíkových väzieb, to znamená medzi monomérnymi reťazcami, takže krúžky sú úplne vystavené interakciám s vodou.

Z tohto dôvodu, tým väčšia je stupeň substitúcie OH podľa CH ₂ COOH, tým väčšia je hydrofilný charakter výsledného celulózy. Mikroskopicky tento rozdiel nemusí byť veľmi zrejmý; ale na makroskopických mierkach by to bolo rovnaké, ako keby bola schopná rozpustiť blok dreva v nádobe s vodou, ak by sa takéto substitúcie vyskytli na mieste.

syntéza

Na získanie karboxymetylcelulózy z celulózových vlákien sa postupuje podľa Druvacell:

A) Celulózové vlákna sú ošetrené izopropanolom a zásadami, aby spôsobili ich napučiavanie a ionizáciu hydroxylových skupín.

B) Celulózové vlákna z predchádzajúceho spracovania sa ďalej alkalizujú spracovaním s NaOH, podľa nasledujúcej reakcie:

RceOH + NaOH => RceOH + NaOH

C) Celulózové vlákna viazané na NaOH potom reagujú s chlóracetátom sodným, čím sa vytvára sodná soľ karboxymetylcelulózy:

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

Väzba COO ^- skupinu celulózy sa vytvorí carboxymethiclulose robí to rozpustný vo vode a viac reaktívne.

Na čo je (použitie)

Karboxymetylcelulóza má početné použitie a použitie z dôvodu jej hydrofilnosti a schopnosti kombinovať sa s mnohými zlúčeninami. Medzi jeho použitia patrí:

foods

- Používa sa ako zahusťovadlo a stabilizátor pre potraviny. Okrem toho sa používa ako diétna vláknina a emulgátor. Používa sa pri trasení zmrzliny, krémov a krémov, rovnako ako pomoc pri tvorbe želatínových gélov a pudingov.

-Používa sa ako suspendačné činidlo v ovocných šťavách a ako ochranný koloid v majonéze. Používa sa tiež na zakrytie povrchu ovocia.

- Pretože karboxymetylcelulóza nie je v tele metabolizovaná, môžu ju používať ľudia s nízkym obsahom kalórií.

Liek

- Roztoky karboxymetylcelulózy tvoria gély používané v operáciách srdca, hrudníka a rohovky.

- Pri operáciách hrudníka sú pľúca zošité a pokryté roztokom karboxymetylcelulózy. Toto má zabrániť úniku vzduchu obsiahnutého v alveolách a vniknutiu tekutín do pľúc.

- V odbore ortopédie sa karboxymetylcelulóza používa na mazanie kĺbov, najmä na zápästiach, kolenách a bokoch. Roztok polyméru sa vstrekuje do kĺbov, aby sa zabránilo erózii, zápalu a možnému zničeniu chrupavky.

-Používa sa pri liečbe sucha a podráždenia očí. Používa sa tiež ako ochranný prostriedok na zabránenie poškodenia očnej bulvy, ku ktorému môže dôjsť pri umiestňovaní kontaktných šošoviek.

Karboxymetylcelulóza sa tiež používa na liečenie zápchy, ktorá podporuje tvorbu stolice s vhodnou konzistenciou. Používa sa ako preháňadlo.

- Kombinácia karboxymetylcelulózy a heparínu sa použila na zabránenie adhézie počas chirurgických zákrokov.

Stavebný priemysel

- pôsobí ako stabilizačné a hydrofilné činidlo vo väčšine cementových prípravkov a stavebných materiálov. Zlepšuje disperziu piesku v cemente, navyše zvyšuje adhézny účinok cementu.

-Používa sa tiež ako súčasť lepidiel na čalúnené papiere.

V detergentoch

Odvetvie priemyslu, ktoré má pravdepodobne najvyššiu spotrebu karboxymetylcelulózy, je výroba mydiel a detergentov. Pôsobí ako inhibičné činidlo, ktoré zabraňuje tukom, ktoré sa odstraňujú z povrchu textílií pomocou detergentov, aby sa znova spojili.

lepidlá

- Používa sa pri spracovaní lepidiel na papier, pretože ho nezafarbí, nevydáva zápach a je odstrániteľný. Vďaka tomu je ideálny na použitie pri oprave kníh alebo iných materiálov.

-Boli tiež testované v zmesi so škrobom a fenolformaldehydom na spracovanie lepidiel, ktoré umožňujú spojenie drevených dosiek.

Vinársky priemysel

Používa sa na to, aby sa zabránilo vyzrážaniu solí vínneho vo víne.

Papierenský priemysel

- Poťah voskovaných papierov a lepenky karboxymetylcelulózovými prípravkami znižuje spotrebu voskov. Taktiež znižuje spotrebu tlačovej farby, čo vedie k vyššiemu lesku povrchov. Okrem toho má povrch papiera väčšiu hladkosť a väčšiu odolnosť voči mastnote.

- Karboxymetylcelulóza zlepšuje väzbu medzi papierovými vláknami a zlepšuje ich sfarbenie. Používa sa tiež ako pomocné dispergačné činidlo pri extrúzii vlákien celulózovej buničiny, čím sa zabráni ich flokulácii.

poľnohospodárstva

Karboxymetylcelulóza pôsobí ako dispergačné činidlo pre pesticídy. Používa sa tiež ako lepidlo na spojenie insekticídu s povrchom listov rastlín. V niektorých prípadoch sa používa ako pomocný prostriedok pri degradácii niektorých vysoko znečisťujúcich hnojív.

kozmetika

Používa sa ako zahusťovadlo, stabilizátor a filmotvorný prostriedok v krémoch, pleťových vodách, šampónoch a výrobkoch na starostlivosť o vlasy. Okrem toho sa používa na prípravu gélov na čistenie zubov.

farby

Používa sa pri výrobe olejových farieb a lakov, ktoré pôsobia ako zahusťovadlo a dispergačné činidlo pre pigmenty v tekutinách.

plasty

Používa sa na zvýšenie viskozity latexu.

keramika

Používa sa na spájanie porcelánových kúskov, pretože roztoky karboxymetylcelulózy vznikajú pri pečení malého množstva popola.

Textilný priemysel

- Používa sa v surovej forme, aby sa zabránilo deformácii textílií. Karboxymetylcelulóza v kombinácii so škrobom sa používa v práčovniach. Používa sa tiež pri konečnej úprave textílií. Počas výroby sa textílie impregnujú karboxymetylcelulózou a potom sa okyslia kyselinou a teplom.

-Používa sa pri potlači tkanín a spolupracuje ako zahusťovadlo pre textilné farby a laky.

Farmaceutický priemysel

- Karboxymetylcelulóza sa používa na poťahovanie tabliet lieku. Polymér je nerozpustný v kyslých žalúdočných podmienkach, ale rozpustný v tenkom čreve, kde sa absorbujú terapeutické látky.

-Používa sa tiež ako gél vytvárajúci liečivo vo forme mastí. Ďalej sa používa ako stabilizačné činidlo v suspenziách a emulziách. Používa sa ako bioadhezívum v tabletách, ktoré sa viažu na telesný hlien.

Referencie

1. Sidley Chemical. (2018). Vlastnosti karboxymetylcelulózy sodnej. Zozbierané z adresy :celluether.com
2. Wikipedia. (2018). Karboxymethylcelulóza. Obnovené z: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11. októbra 2006). Rôzne aplikácie karboxymetylcelulózy. Získané z: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (SF). Optimalizácia procesu karboxymetylácie celulózy z bagasy z cukrovej trstiny. , Obnovené z: aaiq.org.ar
5. Kombinácia karboxymetylelulóza-heparín na prevenciu chirurgických adhézií. (2017) The Journal of chirurgical research 213: 222-233.