Բջջանյութ

Բջջանյութ կամ ցելյուլոզը (ֆր.՝ cellulose, լատին․՝ cellula - «բջիջ»), մտնում է բույսերի կազմությամ մեջ, առաջացնելով բջջանյութ, բուսական բազմաշաքար, կենսապոլիմեր։ Այստեղից էլ նրա անունը (ցելլուլա-բջիջ)։ Քիմիական բանաձևը՝ (C₆H₁₀O₅)_n: Ընդհանուր կառուցվածքը՝ [C₆H₇O₂(OH)₃]_n

Բջջանյութ
Ֆիզիկական հատկություններ
Ագրեգատային վիճակ	սպիտակ փոշի
Մոլային զանգված	6,1E−25 կիլոգրամ գ/մոլ
Խտություն	1,5 գ/սմ³ գ/սմ³
Կազմալուծման ջերմաստիճան	500 ± 1 ℉ և 518 ± 1 ℉
Գոլորշու ճնշում	0 ± 1 mm Hg
Քիմիական հատկություններ
Դասակարգում
CAS համար	9004-34-6
EINECS համար	232-674-9
ЕС	232-674-9
RTECS	FJ5691460
Եթե հատուկ նշված չէ, ապա բոլոր արժեքները բերված են ստանդարտ պայմանների համար (25 °C, 100 կՊա)

Երկրի վրա ամենատարածված օրգանական նյութը։ Այն օժտված է մեծ ամրությամբ և բույսերում կատարում է հենարանի դեր։ Բջջանյութը կառուցված է β-գլյուկոզի մնացորդներից և ունի գծային կառուցվածք։ Բջջանյութի մոլային զանգվածն ընկած է 400 հազարից 2 միլիոնի սահմաններում։ Ընդհանուր կառուցվածքը՝ [C₆H₇O₂(OH)₃]_n։

Մարդու օրգանիզմը չի կարողանում յուրացնել բջջանյութը, քանի որ չկա այն ֆերմենտը, որն անհրաժեշտ է բջջանյութի մակրոմոլեկուլում β-գլյուկոզի մնացորդների միջև եղած կապը խզելու համար. միայն որոճող կենդանիներն ունեն նման ֆերմենտներ։

Բնության մեջ

Բամբակը պարունակում է մոտավորապես 98% ցելյուլոզ, փայտանյութի մեջ այն կազմում է մոտ 50%։ Թուղթը, բամբակե գործվածքները ցելյուլոզից պատրաստված նյութեր են։ Բնական նյութերից անջատված ցելյուլոզը պինդ նյութ է և չի լուծվում ո՛չ ջրում, ո՛չ էլ օրգանական լուծիչներում։

Կառուցվածք

Ցելյուլոզը բնական պոլիմեր է։ Ցելյուլոզը և օսլան ունեն նույն բաղադրությամբ կառուցվածքային օղակներ և հետևաբար ունեն նույն մոլեկուլային ֆորմուլը՝ $(C_{6}H_{10}O_{5})n$։ Ցելյուլոզի և օսլայի հիմնական տարբերությունը նրանց մոլեկուլների կառուցվածքի մեջ է։ Օսլայի մոլեկուլները ունեն գծային և ճյուղավորված կառուցվածք, իսկ ցելյուլոզի մոլեկուլներն ունեն միայն գծային կառուցվածք.

$-C_{6}H_{10}O_{5}-C_{6}H_{10}O_{5}-C_{6}H_{10}O_{5}-C_{6}H_{10}O_{5}-C_{6}H_{10}O_{5}...$

Դա է պատճառը, որ ցելյուլոզը առաջացնում է թելային նյութ, ինչպես բամբակը, վուշը, կանեփը և այլն։ Բնական թելերում մակրոմոլեկուլները դասավորված են մեկ ուղղությամբ։ Մակրոմոլեկուլների հիդրօքսիլ խմբերի միջև առաջանում են բազմաթիվ ջրածնական կապեր, որոնցով պայմանավորված է այդ թելերի ամրությունը։ Օսլայի և ցելյուլոզի մոլեկուլների միջև մեծ տարբերություն չկա, սակայն դա խիստ անդրադառնում է դրանց հատկությունների վրա։ Բավական է նշել, որ օսլան մարդու համար կարևոր սննդանյութ է, իսկ ցելյուլոզը ոչ։

Քիմիական հատկություններ

Ցելյուլոզի հիդրոլիզի գումարային հավասարումը կարելի է ներկայացնել հետևյալ կերպ.

$(C_{6}H_{10}O_{5})n+nH_{2}O\rightarrow nC_{6}H_{12}O_{6}$:

Ցելյուլոզի կառուցվածքից երևում է, որ նրա յուրաքանչյուր օղակը ունի երեք հիդրօքսիլ խումբ։ Ֆորմուլում դրանք առանձնացվում են հետևյալ կերպ.

$[C_{6}H_{7}O_{2}(OH)_{3}]n$

Այս խմբերի հաշվին այն կարող է առաջացնել պարզ և բարդ եթերներ։ Մեծ նշանակություն ունեն ցելյուլոզի ազոտաթթվական եթերները։ Դրանք ստացվում են ծծմբական թթվի առկայությամբ ցելյուլոզի վրա ազոտական թթուվ ազդելով.

$C_{6}H_{7}O_{2}(OH)_{3}n+3nHNO_{3}\rightarrow [C_{6}H_{7}O_{2}(ONO_{2})_{3}]n+3nH_{2}O$:

Ցելյուլոզի նիտրատների ընդհանուր հատկությունն է չափազանց մեծ այրելիությունը։

Բջջանյութի հիդրոլիզ

Հանքային թթուների առկայությամբ, բջջանյութից թթվային հիդրոլիզով ստացվում է գլյուկոզ, որը խմորվում է և առաջանում է էթանոլ («Հիդրոլիզային սպիրտ»), որն օգտագործվում է կաուչուկի ստացման համար և որպես լուծիչ։ Սակայն այս եղանակով ստացված էթիլսպիրտից ալկոհոլային խմիչքներ պատրաստել չի կարելի։

Բջջանյութի Էսթերներ

Բջջանյութի մակրոմոլեկուլներում պարունակվող OH խմբերի քիմիական փոխարինումների արդյունքում առաջանում են բազմաշաքարների ածանցյալներից՝ էսթերները։ Պոլիմերի մոլեկուլում յուրաքանչյուր միաշաքարային կկնվող օղակ պարունակում է 3 հիդրօքսիլային խումբ, որոնց շնորհիվ ստացվում են Էսթերները։

Ազոտաթթվական էսթերներ

Ազոտաթթվական էսթերները դյուրավառ նյութեր են և ստացվում են՝ ծծմբական թթվի առկայությամբ բջջանյութի վրա ազոտական թթու ազդելու հետևանքով։

Քացախաթթվական էսթերներ

Քացախաթթվական էսթերներից են երկացետատը և եռացետատը, որոնք արտաքին տեսքով շատ նման են բջջանյութին։ Մեծ կիրառում ունեն ացետատային մանրաթելի ստացման գործում

Նիտրոբջջանյութեր

Բամբակի մեջ պարունակվում է 90-95 % բջջանյութ

Ազոտական թթվի խտությունից և այլ պայմաններից կախված՝ ստացվում է բջջանյութի միանիտրատ, երկնիտրատ, եռնիտրատ, որոնց այլ կերպ անվանում են նիտրոբջջանյութեր։

Կոլօքսիլին

Միա- և երկնիտրաբջջանյութի խառնուրդն անվանում են կոլօքսիլին։ Կոլօքսիլինի լուծույթը սպիրտի և երկէթիլեթերի խառնուրդում անվանում են կոլոդիում։ Այն օգտագործվում է բժշկության մեջ փոքր վերքերի փակման ու վիրակապերը մաշկին կպցնելու համար։ Եռնիտրատը (Պիրօքսիլին) ը խիստ պայթուցիկ նյութ է և կիրառվում է անծուխ վառոդի արտադրությունում։ Կոլօքսիլինի և կամֆորայի սպիրտային լուծույթի չորացումից ստացվում է ցելուլոիդ, որն կենցաղում օգտագործվող պլաստմասաներից մեկն է։ Կոլօքսիլինի լուծույթներն (օրգանական լուծչներում) օգտագործվում են որպես նիտրոլաքեր, իսկ ներկեր ավելացնելիս՝ որպես կայուն և որակյալ նիտրոներկեր։

Բջջանյութի պարունակությունը տարբեր նյութերում

Մեծ քանակով բջջանյութ պարունակվում է բամբակում (95-98 %), վուշի թելերում (60-85-%), փայտում (40-45%)։ Փայտանյութի քիմիական վերամշակումից առանձնացվում է գրեթե մաքուր բջջանյութ, որը մեծ կիրառում ունի թղթի, արհեստական մետաքսի և այլ մանրաթելերի արտադրությունում։

Կիրառում

Ցելյուլոզը շատ բազմազան կիրառություն ունի։ Իր մեխանիկական ամրության շնորհիվ, այն օգտագործում են շինարարության մեջ, նրանից պատրաստում են զանազան տեսակի ատաղծագործական իրեր, թելեր, գործվածքներ, ճոպաններ։ Փայտանյութից անջատված ցելյուլոզը օգտագործում են թղթի արտադրության մեջ։ Ցելյուլոզի հիդրոլիզի և գոյացող գլյուկոզի խմորման միջոցով ատացվում է էթիլ սպիրտ։ Ցելյուլոզի եթերները գործածվում են նիտրոլաքեր, կինոժապավեն, բժշկական կոլոդիում, արհեստական մանրաթել պատրաստելու համար։

Գրականություն

• Քիմիա 11. ընդհանուր և բնագիտամաթեմատիկական հոսքեր
• Օրգանական քիմիա 10-րդ դասարանի դասագիրք, Երևան 1988

Ծանոթագրություններ

Վիքիպահեստն ունի նյութեր, որոնք վերաբերում են «Բջջանյութ» հոդվածին։