Cellulose: Unterschied zwischen den Versionen

Aus BS-Wiki: Wissen teilen
Wechseln zu: Navigation, Suche
 
 
(79 dazwischenliegende Versionen von 3 Benutzern werden nicht angezeigt)
Zeile 1: Zeile 1:
−
19.5
+
{|
 +
| __TOC__ ||
 +
|{{navi|Zellstoff|Stärke}}
 +
|} 
 +
 
 +
==Was ist Cellulose?==         
 +
*Hauptbestandteil von pflanzlichen [[Zellwand|Zellwänden]] ([[Massenanteil]] 50%) und damit die häufigste [[organische Verbindung]] der Erde
 +
*deshalb auch das häufigste Polysaccharid
 +
*unverzweigtes Polysaccharid, das aus mehreren Hundert bis zehntausend β-Glucose-Molekülen ((1-4)β-glykosidische Bindung) besteht [[Bild:Pfeil.gif]] sehr lange Kettenbildung
 +
*wird in der Plasmamembran gebildet und vernetzt sich durch 60-70 parallele Anordnung untereinander zu fibrillären Strukturen
 +
*durch Quervernetzung der einzelnen Stränge über [[Wasserstoffbrücke]]n zwischen freien Elektronenpaaren und [[Sauerstoff]]atomen wird eine hohe Zugfestigkeit erreicht
 +
*faserigen, feste, wasserunlöslich Substanz
 +
*geringes Quellvermögen
 +
 
 +
[[Bild:Cellulose.jpg]]
 +
 
 +
==Bedeutung der Cellulose für die Ernährung==
 +
*da im menschlichen Organismus keine ß-Amylase vorliegt, ist Cellulose unverdaulich
 +
*gehört zu den [[Ballaststoff]]en (tragen zur besseren Verdauung bei)
 +
*nur wenige Mikroorganismen (z.B. symbiontischen Bakterien des Wiederkäuermagens und Holz zerstörende Pilze) besitzen [[Enzyme]], die den Abbau der Cellulose [[Katalyse|katalysieren]]
 +
*wird auch in der Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie verwendet, z.B. in Tabletten als Aufbaustoff. Als [[Lebensmittel-Zusatzstoffe|Lebensmittel-Zusatzstoff]] trägt sie die Bezeichnungen E 460[[Bild:Pfeil.gif]][[E-Nummern]]:
 +
 
 +
'''Mikrokristalline Cellulose'''
 +
 
 +
E 460 i Mikrokristalline Cellulose
 +
 
 +
E 460 ii Cellulosepulver
 +
 
 +
 
 +
'''Modifizierte Cellulose'''
 +
 
 +
E 461 Methylzellulose
 +
 
 +
E 463 Hydroxypropylzellulose
 +
 
 +
E 464 Hydroxypropylmethylzellulose
 +
 
 +
E 465 Ethylmethylzellulose
 +
 
 +
E 466 Carboxymethylzellulose
 +
 
 +
==Cellulose chemisch==
 +
* ein Cellulosemolekül besteht aus mehreren tausend Glucose – Einheiten (siehe [[Monosaccharide]])
 +
 
 +
* in den Zellwänden liegt [[Glucose]] in Form von so genannten Molekülaggregaten bzw. [[Mikrofibrillen]] vor
 +
 
 +
== Worin ist Cellulose enthalten? ==
 +
* Pflanzen
 +
z.B. Holz, Baumwolle
 +
 
 +
 
 +
=== Cellulose & Kleidung ===
 +
[[Bild:baumwolle.jpg|thumb]]
 +
 
 +
* Kleidung ist ein Grundbedürfnis des Menschen
 +
[[Bild:Pfeil.gif]]die wichtigste Textilfaser ist  [[Baumwolle]], welche zu ca. 90 % aus Cellulose besteht
 +
 +
 
 +
* Naturfasern alleine können jedoch weder den Bedarf der Textilindustrie, noch die Ansprüche ebendieser an das Material decken
 +
 
 +
[[Bild:Pfeil.gif]]deswegen werden moderne Stoffe oft aus Chemiefasern gefertigt, zu denen auch die halbsynthetischen Cellulosefasern gehören, zu deren Herstellung [[Zellstoff]] genutzt wird
 +
 
 +
 
 +
Die wichtigsten Verfahren zur Herstellung von halbsynthetischen Cellulosafasern sind das '''Viskose-''' und das '''Acetat- Verfahren'''.
 +
 
 +
==Das Viskose- bzw. Nassspinnverfahren==
 +
 
 +
* 20 %ige [[Natronlauge]] wirkt auf den Zellstoff ein
 +
 
 +
* die Cellulose quillt auf und wird in kürzere Ketten zerlegt
 +
 
 +
* durch die Zugabe von Schwefelkohlenstoff entsteht Cellulose-Xantogenat, welches in verdünnter [[Natronlauge]] zu zähflüssiger Viskose wird
 +
 
 +
* diese zähflüssige Viskose wird durch Spinndrüsen in ein Säurebad gepresst und fällt dann als regenerierte Cellulose fadenförmig aus
 +
 
 +
 
 +
Eigenschaften von Viskosefasern: 
 +
 
 +
* seidenartiger Glanz
 +
 
 +
* ansonsten ähnliche Eigenschaften wie [[Baumwolle]]
 +
 
 +
[[Bild:Trockenspinnverfahren.jpg|thumb|140px|Trockenspinnverfahren]]
 +
== Das Acetat- bzw. Trockenspinnverfahren ==
 +
* die drei [[Hydroxylgruppe]]n der einzelnen [[Glucose]]–Einheiten von Cellulose werden mit [[Essigsäureanhydrid]] und unter Anwesenheit von [[Schwefelsäure]] zu Cellulosetriacetat
 +
 
 +
* durch die Zugabe einer berechneten Menge [[Wasser]] geschieht eine hydrolytische Abspaltung eines geringen Teils der [[Acetat]]–Gruppen
 +
 
 +
[[Bild:Pfeil.gif]]so entstehen kürzere Celluloseester (auch Acetylcellulose genannt)
 +
 
 +
* die Acetylcellulose wird durch Düsen in Heißluft gedrückt, wobei die [[Lösungsmittel]] verdunsten
 +
 
 +
[[Bild:Pfeil.gif]]es entstehen Acetalfasern
 +
 
 +
* Eigenschaften der Acetalfasern:
 +
 
 +
- pflegeleicht (leichter, weicher und weniger knitternd als         
 +
Baumwollfasern)
 +
 
 +
 
 +
===Papierherstellung===
 +
 
 +
* der größter Teil der Cellulose wird zur Papierherstellung benutzt
 +
 
 +
* entrindetes Holz wird zuerst mechanisch zerkleinert (Holzschliff) [[Bild:Pfeil.gif]] Zeitungspapier besteht zu 80 % aus diesem Holzschliff, der neben der Cellulose noch Cellulosebegleitstoffe wie [[Lignin]] ([[Bild:Pfeil.gif]] führt zum Vergilben) enthält
 +
 
 +
* hochwertiges, ligninfreies Papier wird durch mehrstündiges Kochen des Holzschliffs mit Calciumhydrogensulfit Ca(HSO<sub>3</sub>) hergestellt
 +
 
 +
* Cellulosebegleitstoffe werden in wasserlösliche Formen überführt und abgeleitet
 +
 
 +
* verfilzter Faserbrei entsteht, dem Leim- und Füllstoffe zugesetzt werden [[Bild:Pfeil.gif]] Papier bekommt glatte Oberfläche, Ausschlagen und Durchlaufen der Tinte wird verhindert
 +
 
 +
* der Brei wird zu dünnen Bahnen ausgepresst, getrocknet und geglättet
 +
{{Sammlung}}
 +
==Experimente==
 +
===Versuch 1: [[Hydrolyse von Cellulose]]===
 +
 
 +
==Power Point Präsentation Cellulose==
 +
[[Media:Cellulose.ppt|Power Point Präsentation Cellulose]]
 +
 
 +
{{cb|-|367|368}}
 +
{{www}}
 +
{{Blume|papier}}
 +
 
 +
== Bildquellen ==
 +
 
 +
#Chemie - Basiswissen für die Schule, Corvus Verlag, S. 307-309<br>
 +
#www.verbraucher.de/nachwachsende_rohstoffe/PICS/baumwolle.jpg<br>
 +
# www.public.tu-bs.de:8080/~y0027271/OB01/images/cellulose.jpg<br>
 +
# www.deutsches-strumpfmuseum.de/images/09_AcetatKunstseide.jpg
 +
 
 +
==Autoren==
 +
 
 +
#[[Benutzer:Lena|Lena]]
 +
#[[Benutzer:Rike|Rike]]
  
 
[[Kategorie:Chemie]][[Kategorie:Chemikalien]]
 
[[Kategorie:Chemie]][[Kategorie:Chemikalien]]
 +
[[Kategorie:Experiment]]

Aktuelle Version vom 10. Januar 2017, 20:49 Uhr

Was ist Cellulose?

  • Hauptbestandteil von pflanzlichen Zellwänden (Massenanteil 50%) und damit die häufigste organische Verbindung der Erde
  • deshalb auch das häufigste Polysaccharid
  • unverzweigtes Polysaccharid, das aus mehreren Hundert bis zehntausend β-Glucose-Molekülen ((1-4)β-glykosidische Bindung) besteht Pfeil.gif sehr lange Kettenbildung
  • wird in der Plasmamembran gebildet und vernetzt sich durch 60-70 parallele Anordnung untereinander zu fibrillären Strukturen
  • durch Quervernetzung der einzelnen Stränge über Wasserstoffbrücken zwischen freien Elektronenpaaren und Sauerstoffatomen wird eine hohe Zugfestigkeit erreicht
  • faserigen, feste, wasserunlöslich Substanz
  • geringes Quellvermögen

Cellulose.jpg

Bedeutung der Cellulose für die Ernährung

  • da im menschlichen Organismus keine ß-Amylase vorliegt, ist Cellulose unverdaulich
  • gehört zu den Ballaststoffen (tragen zur besseren Verdauung bei)
  • nur wenige Mikroorganismen (z.B. symbiontischen Bakterien des Wiederkäuermagens und Holz zerstörende Pilze) besitzen Enzyme, die den Abbau der Cellulose katalysieren
  • wird auch in der Nahrungsmittel- und Pharmaindustrie verwendet, z.B. in Tabletten als Aufbaustoff. Als Lebensmittel-Zusatzstoff trägt sie die Bezeichnungen E 460Pfeil.gifE-Nummern:

Mikrokristalline Cellulose

E 460 i Mikrokristalline Cellulose

E 460 ii Cellulosepulver


Modifizierte Cellulose

E 461 Methylzellulose

E 463 Hydroxypropylzellulose

E 464 Hydroxypropylmethylzellulose

E 465 Ethylmethylzellulose

E 466 Carboxymethylzellulose

Cellulose chemisch

  • ein Cellulosemolekül besteht aus mehreren tausend Glucose – Einheiten (siehe Monosaccharide)

Worin ist Cellulose enthalten?

  • Pflanzen

z.B. Holz, Baumwolle


Cellulose & Kleidung

Baumwolle.jpg
  • Kleidung ist ein Grundbedürfnis des Menschen

Pfeil.gifdie wichtigste Textilfaser ist Baumwolle, welche zu ca. 90 % aus Cellulose besteht


  • Naturfasern alleine können jedoch weder den Bedarf der Textilindustrie, noch die Ansprüche ebendieser an das Material decken

Pfeil.gifdeswegen werden moderne Stoffe oft aus Chemiefasern gefertigt, zu denen auch die halbsynthetischen Cellulosefasern gehören, zu deren Herstellung Zellstoff genutzt wird


Die wichtigsten Verfahren zur Herstellung von halbsynthetischen Cellulosafasern sind das Viskose- und das Acetat- Verfahren.

Das Viskose- bzw. Nassspinnverfahren

  • die Cellulose quillt auf und wird in kürzere Ketten zerlegt
  • durch die Zugabe von Schwefelkohlenstoff entsteht Cellulose-Xantogenat, welches in verdünnter Natronlauge zu zähflüssiger Viskose wird
  • diese zähflüssige Viskose wird durch Spinndrüsen in ein Säurebad gepresst und fällt dann als regenerierte Cellulose fadenförmig aus


Eigenschaften von Viskosefasern:

  • seidenartiger Glanz
  • ansonsten ähnliche Eigenschaften wie Baumwolle
Trockenspinnverfahren

Das Acetat- bzw. Trockenspinnverfahren

  • durch die Zugabe einer berechneten Menge Wasser geschieht eine hydrolytische Abspaltung eines geringen Teils der Acetat–Gruppen

Pfeil.gifso entstehen kürzere Celluloseester (auch Acetylcellulose genannt)

  • die Acetylcellulose wird durch Düsen in Heißluft gedrückt, wobei die Lösungsmittel verdunsten

Pfeil.gifes entstehen Acetalfasern

  • Eigenschaften der Acetalfasern:

- pflegeleicht (leichter, weicher und weniger knitternd als Baumwollfasern)


Papierherstellung

  • der größter Teil der Cellulose wird zur Papierherstellung benutzt
  • entrindetes Holz wird zuerst mechanisch zerkleinert (Holzschliff) Pfeil.gif Zeitungspapier besteht zu 80 % aus diesem Holzschliff, der neben der Cellulose noch Cellulosebegleitstoffe wie Lignin (Pfeil.gif führt zum Vergilben) enthält
  • hochwertiges, ligninfreies Papier wird durch mehrstündiges Kochen des Holzschliffs mit Calciumhydrogensulfit Ca(HSO3) hergestellt
  • Cellulosebegleitstoffe werden in wasserlösliche Formen überführt und abgeleitet
  • verfilzter Faserbrei entsteht, dem Leim- und Füllstoffe zugesetzt werden Pfeil.gif Papier bekommt glatte Oberfläche, Ausschlagen und Durchlaufen der Tinte wird verhindert
  • der Brei wird zu dünnen Bahnen ausgepresst, getrocknet und geglättet

Sicherheitshinweise

Bei der Verwendung von Cellulose beim Experimentieren gilt:

Achtung.gif Auf Chemikalien-Gefäßen finden sich codierte Hinweise auf Gefährdungen und entsprechende Vorsorgemaßnahmen beim Umgang mit dieser Chemikalie. Diese sogenannten H- & P-Sätze hängen gemeinsam mit den Arbeitsregeln für Schülerexperimente als Betriebsanweisung im Chemieraum aus und müssen in jedem Fall beachtet werden!

Experimente

Versuch 1: Hydrolyse von Cellulose

Power Point Präsentation Cellulose

Power Point Präsentation Cellulose

Im Chemiebuch ...
findest Du weitere Informationen
zum Thema Cellulose:
Chemie FOS-T

auf Seite
-

Chemie heute

auf Seite
367

Elemente Chemie

auf Seite
368

Weblinks

Bildquellen

  1. Chemie - Basiswissen für die Schule, Corvus Verlag, S. 307-309
  2. www.verbraucher.de/nachwachsende_rohstoffe/PICS/baumwolle.jpg
  3. www.public.tu-bs.de:8080/~y0027271/OB01/images/cellulose.jpg
  4. www.deutsches-strumpfmuseum.de/images/09_AcetatKunstseide.jpg

Autoren

  1. Lena
  2. Rike
Abgerufen von „http://bs-wiki.de/mediawiki/index.php?title=Cellulose&oldid=73960“