Sellulose

Sellulose is 'n polisakkaried, 'n polimeer van glukose.

Eienskappe

Algemeen
Naam	Sellulose
Struktuurformule van
Chemiese formule	(C6O5H10)n
Molêre massa	50 000 -3 000 000 [g/mol]
CAS-nommer	9004-34-6
Voorkoms	Wit vastestof
Reuk	geen
Fasegedrag
Smeltpunt	500-518 °C [1]
Kookpunt	(ontbind)[1]
Digtheid	1,27-1,61 (*water)[1]
Oplosbaarheid	Onop. in water. oplosbaar in ZnCl2.3H2O[1]
Dampdruk	- [1]
Termodinamies
Suur-basis eienskappe
pKa
Veiligheid
Flitspunt
Tensy anders vermeld is alle data vir standaardtemperatuur en -druk toestande.
Portaal Chemie

Hierdie koolhidraat is volop in plante, want dit kom voor in 'n plant se selwand. Die Franse chemikus Anselme Payen (1795–1871) was die eerste navorser wat dit in 1834 uit selwande van plante geïsoleer het. Hierdie polimeer vorm lang vesels wat aan die selwande hul stewigheid verleen.^[2]

Sellulose en stysel

Alfa- en beta-skakels

Sellulose en stysel is altwee polisakkariede maar daar is 'n belangrike strukturele verskil. Die skakel tussen die een glukosemonomeer en die volgende een is in 'n beta-posisie vir sellulose en in 'n alfa-posisie vir stysel. Dit verander die eienskappe grootliks. Die beta-skakel maak sellulose in teenstelling tot stysel vir die meeste organismes onverteerbaar. Daar is nogtans bepaalde mikrobes wat dit wel kan verteer. Termiete het 'n mikrobefauna in hul derms. Hierdie simbiotiese fauna bevat bakterieë, protosoë soos Trichonympha agilis, Personympha sp. asook archaea wat saam sellulose in vetsure kan omsit. Hierdeur vermag die termiete dit om hout te vreet.^[3]

Oplosbaarheid

Die sellulosemolekuul is ook meer 'n lineêre molekuul. Verder is daar deur die teenwoordigheid van die ketting se hidroksielgroepe talle waterstofbindings tussen buurmolekule moontlik wat hierdie molekule in vesels saampak. Dit verklaar sy stewigheid. Sellulose los nie in water op nie, maar vloeibare sinkchloriedhidrate ZnCl₂.nH₂O (n~3) kan dit oplos.^[4] Die trihidraat is 'n vloeibare ioniese verbinding wat bestaan uit heksa-akwosink (Zn²⁺(H₂O)₆)- en tetrachlorosinkaat (ZnCl2−4)-ione. Die heksa-akowsink-ione kan waterstofbindings met die kettings se hidroksielgroepe vorm. 'n Ander oplosmiddel is koolstofdisulfied.

Kettinglengte

Die polimerisasiegraad (PG; aantal glukosemonomere in 'n ketting wat sy lengte bepaal) kan taamlik van bron tot bron verskil:^[5]

bron	PG	massa [g/mol]
Katoen (onoopgemaak)	15 300	2 754 000
Populus tremula/tremuloides (hardehout)	10 300	1 854 000
Pinus banksiana (sagtehout)	7 900	1 422 000
Bakterie	5 000	900 000
Sulfietpulp, gebleek	1 255	225 900
Kraft pulp	975	175 500
Rayon	305	54 900

Kristalliniteit

Sellulose is 'n semikristallyne polimeer, wat party kristalstrukture het: sellulose I, II, III en IV. Van die strukture is die I-vorm die bekendste. Sellulose met 'n hoë molêre massa kristalliseer gewoonlik in 'n mengsel van twee strukture, die trikliene I_α en die monokliene I_β-struktuur. In die hoër plante oorheers die beta-struktuur. Die kristalliete is in die breedte gewoonlik baie klein: ongeveer 5 nm en wissel af met amorfe gebiedjies. Die kristalliniteit kan met X-straalkristallografie, NMR, FTIR or Raman-spektroskopie bepaal word, maar hierdie waardes is nie altyd dieselfde nie. ^[6]

Bronne

Hout

Hout is 'n belangrike bron van sellulose, maar dit bevat ook party ander stowwe:^[7]

• Makromolekulêre stowwe
  • Sellulose
  • Hemiselluloses of polioses
  • Lignien
• Verbindings met 'n lae molekulêre massa
  • Organiese verbindings wat geëkstraheer kan word
  • Anorganiese verbindings wat by verbranding houtas vorm

Polioses is ook polisakkariede, maar hulle bevat ander heksoses en pentoses soos mannose, glaktose, xilose en arabinose. Lignien is nie 'n polisakkaried nie. Dit is 'n polimeer wat uit aromatiese monomere soos fenielpropaan is opgebou.

Katoen

Een van die suiwerste bronne van sellulose is katoen, wat se vesel amper 90% sellulose bevat. ^[8]

Vlas

Die vesels van die vlasstingel wat sedert die vroegste eeue tot linne verwerk is, bestaan ook 78% uit sellulose. Daarnaas bevat dit 4,7% hemisellulose, 0,4% lignien, die res is klein molekule soos lipiede of anorganiese stowwe. ^[9]

Kapok

Kapok bevat ook sellulose (35%) en lyk meer soos hout in sy samestelling. ^[10]

Bakterieë

Van die bakterieë soos Acetobacter xylinum kan sellulose vervaardig. ^[8]

Selluloseprodukte

Viskose-rayon

Cross en Bevan patenteer in 1892 'n proses wat vermag sellulose vloeibaar te maak. Hulle bewerk sellulose eers met loog, gebruik koolstofdisulfied as oplosmiddel en verkry ná 'n rypingsproses'n stroperige oplossing wat xantaat genoem word. Hierdie stroop kan deur klein gaatjies gespers word. Hulle vervaardig hiermee 'n filament wat tot vesels en drade verwerk kan word wat as rayon of kunssy bekend is. Ongelukkig lei die grootskaalse gebruik van CS₂ tot groot gesondheidsprobleme onder die werkers in die kunssynywerheid, omrede dit giftig is.^[11]