CELULOZA

Celuloza   jest   naturalnym   polimerem   zbudowanym   z   cząsteczek   D-glukozy   połączonych 

wiązaniem ß-glikozydowym. Sposób połączenia jednostek przedstawiono na rysunku:

Masa  cząsteczkowa  materiałów  celulozowych  ma  istotny wpływ  na właściwości  fizyczne 

celulozy   oraz   produktów   pochodnych   i   zależy   od   źródła   pochodzenia   i   sposobów 

przetwarzania materiału.

Przedstawione dane wskazują, że tak w procesach wydzielania,  jak i na etapie  produkcji 

pochodnych następuje degradacja polimeru. Dlatego test lepkości, pozwalający na określenie 

średniej masy cząsteczkowej, jest jednym z najważniejszych sposobów oceny surowca. Inny 

sposób   określania   masy   cząsteczkowej   w   przedziale   15 000   do   1 500 000   opiera   się   na 

osmometrii.

Tabela 1. Przykładowe wartości mas cząsteczkowych celulozy i pochodnych celulozy

Materiał

Masa cząsteczkowa

Liczba jednostek cukru

Natywna celuloza

Ponad 600 000

Ponad 3 500

Bawełna

80 000 – 500 000

500 – 3 000

Drewno (pulpa)

80 000 – 210 000

600 – 1 300

Handlowa celuloza

30 000 – 80 000

200 – 600 

Nitroceluloza

25 000 – 875 000

100 – 3 500

Octan celulozy

45 000

175 – 360 

Jak już wspomniano, w trakcie operowania celulozą ulega ona degradacji (rozerwaniu wiązań 

glikozydowych).  Do najczęściej  spotykanych  czynników  powodujących  degradację  należy 

działanie kwasów, utleniaczy, ogrzewanie, działanie światła i tlenu z powietrza. Celuloza jako 

produkt naturalny ulega degradacji pod wpływem niektórych mikroorganizmów. W wyniku 

degradacji rośnie zawartość grup aldehydowych i tym samym zdolność do redukcji soli srebra 

lub  miedzi(II).   Jak większość  węglowodanów   celuloza  ma  zdolność  adsorpcji  i desorpcji 

wody. Zawartość wody w stanie równowagi zależy od wilgotności powietrza i temperatury. 

Zawartość wody w celulozie ma znaczący wpływ na niektóre jej właściwości. I tak chemiczna 

reaktywność   grup   wodorotlenowych   w   procesie   estryfikacji   jest   znacznie   niższa,   gdy 

całkowicie   usunie   się   wodę.   Właściwości   mechaniczne   włókien   są   znacznie   lepsze,   gdy 

celuloza zawiera wodę.

Oznaczanie celulozy

Cukry, w tym i celulozę oznacza się przez utlenienie dwuchromianem w wodnym roztworze 

kwasu   siarkowego.   Nadmiar   dwuchromianu   miareczkuje   się   siarczanem   amonowo-

żelazawym.

Odczynniki

-

Dwuchromian potasu,

-

Kwas stężony siarkowy,

-

Fe(NH

4

)

2

(SO

4

)

2

x6H

2

O,

-

Kolba stożkowa 400 cm

3

,

-

Mieszadło magnetyczne,

-

Szkiełko zegarkowe,

-

Pipeta 25 cm

3

,

-

Cylinder miarowy,

-

Biureta

Roztwory do analizy

Dwuchromian potasu (0,5 N): - Dwuchromian potasu, cz.d.a. suszyć przez 8 h w temperaturze 

100-105 °C. Odważyć 24,515 g dwuchromianu, rozpuścić w wodzie (500 cm

3

), przenieść 

ilościowo do kolby miarowej i dopełnić wodą do 1 dm

3

. Roztwór w razie potrzeby przesączyć 

i przechowywać w butelce z ciemnego szkła.

Siarczan amonowo-żelazawy  (0,1 N): - Umieścić 300 ml wody destylowanej w 1-litrowej 

kolbie miarowej. Rozpuścić w niej 39.20 g siarczanu amonowo-żelazawego. Dodaj ostrożnie 

25 ml 7N kwasu siarkowego, dopełnij wodą do 1 litra. Roztwór przechowywać w butelce z 

ciemnego szkła.

Sposób postępowania

Do kolby stożkowej o obj. 300 ml wprowadzić próbkę (0,25 g) i zawieś ją w 25 ml wody 

destylowanej. Dodaj 50 ml roztworu 0.5N dwuchromianu potasu i intensywnie zamieszaj. 

Następnie dodaj  ostrożnie  100 ml stężonego kwasu siarkowego, przykryj  małym lejkiem i 

podgrzewaj do zagotowania na płytce azbestowej nad palnikiem. Odstaw z palnika, pozostaw 

na 15 minut w temperaturze pokojowej, schłodź pod wodą wodociągową i przenieś ilościowo 

do kolbki miarowej o obj. 250 ml. Dopełnij wodą destylowaną do kreski. Pobierz 50 ml, 

dodaj kilka kryształków żelazicyjanku potasu jako wskaźnika i miareczkuj 0.1N roztworem 

siarczanu amonowo-żelazowego do niebieskiej niezanikającej barwy. Jednocześnie wykonaj 

próbę ślepą bez próbki z celulozą. Procentową zawartość celulozy określ ze wzoru:

% celulozy = 

%

25

20

)

(

85

,

6

W

N

V

V

s

⋅

⋅

⋅

−

⋅

Gdzie: V – objętość siarczanu zużyta na miareczkowanie próby właściwej,

V

r

 – objętość siarczanu zużyta na miareczkowanie próby ślepej,

N – normalność roztworu siarczanu amonowo-żelazowego (0,1 N)

W – masa próbki w g.

Oznaczanie zawartości alfa-celulozy

Celuloza,   która   jest   poli-(1,4)-ß-D-glukopiranozą,   zwykle   zawiera   pewne   ilości 

monosacharydów,   ligninę,   sole   metali.   Nawet   po   starannym   oczyszczeniu   nie   jest   ona 

indywiduum   chemicznym,   lecz   mieszaniną   homopolimerów   różniących   się   stopniem 

polimeryzacji (DP). Zależy on od wielu czynników, takich jak pochodzenie materiału, sposób 

wydzielania, sposób oczyszczania. Ponieważ nie można precyzyjnie określić rozkładu mas 

cząsteczkowych   składników   celulozy,   przyjęto   podział   cukru   na   frakcje   uwzględniając 

rozpuszczalność w roztworach wodnych zasad. I tak materiał, który po traktowaniu 17,5% 

roztworem   wodorotlenku   sodu   pozostaje   nierozpuszczalny,   nosi   nazwę   alfa-celulozy. 

Materiał, który jest rozpuszczalny w alkaliach, lecz wytrąca się po zakwaszeniu, nosi nazwę 

beta-celulozy. Jest to zwykle mieszanina polimerów mających DP około 200, tworzących się 

w wyniku degradacji celulozy w czasie operacji izolacji i oczyszczania.

Odczynniki i aparatura

 celuloza

 17,5% r-r wodorotlenku sodu

 10% r-r kwasu octowego

 alkohol metylowy



kolba ssawkowa 300 cm

3

 lejek ze spiekiem

 naczyńko wagowe

 łopatka 



cylinder miarowy 50 cm

3

Wykonanie oznaczenia:

W   kolbie   stożkowej   umieścić   celulozę   (3   g),   dodać   r-r   wodorotlenku   sodu   (35   cm

3

)   i 

pozostawić   na   10   min.,   delikatnie   mieszając   zawartość   kolby   do   uzyskania   zawiesiny. 

Następnie   dodać   porcjami   wodorotlenek   sodu   (4   x   10   cm

3

)   mieszając   zawartość   kolby 

mieszadłem magnetycznym w ciągu 30 minut. Następnie dodać wodę (75 cm

3

) i uzyskaną 

zawiesinę przesączyć na lejku szklanym ze spiekiem lub na lejku Buchnera. Osad przemyć 

750 cm

3

 wody. Następnie osad na lejku zadać 40 cm

3

 roztworu kwasu octowego, pozostawić 

na   10   minut,   po   czym   odfiltrować   kwas   pod   próżnią   i   przemyć   osad   200   cm3   wody. 

Uzyskany osad przemyć trzema porcjami metanolu (3 x 30 cm3), odfiltrowując każdorazowo 

alkohol po 5 min. Na koniec przenieść osad ilościowo do naczyńka wagowego i suszyć do 

stałej   wagi   (około   1   h)   w   suszarce   w   temperaturze   100-105°C.   Określić   masę   osadu. 

Zawartość alfa-celulozy wyliczyć ze wzoru:

100

m

m

(%)

 

celuloza

alfa

p

o

=

−

gdzie: m

o

 - masa osadu,

m

p

 - masa próbki do analizy.