Cellulose: Unterschied zwischen den Versionen

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

Inhaltsverzeichnis 1 Was ist Cellulose? 2 Bedeutung der Cellulose für die Ernährung 3 Cellulose chemisch 4 Worin ist Cellulose enthalten? 4.1 Cellulose & Kleidung 5 Das Viskose- bzw. Nassspinnverfahren 6 Das Acetat- bzw. Trockenspinnverfahren 6.1 Papierherstellung 7 Sicherheitshinweise 8 Experimente 8.1 Versuch 1: Hydrolyse von Cellulose 9 Power Point Präsentation Cellulose 10 Weblinks 11 Bildquellen 12 Autoren

Cellulose vernetzte Artikel Zellstoff     Stärke

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 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

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 460E-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

• Kleidung ist ein Grundbedürfnis des Menschen

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

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

Trockenspinnverfahren

Das Acetat- bzw. Trockenspinnverfahren

• die drei Hydroxylgruppen 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

so entstehen kürzere Celluloseester (auch Acetylcellulose genannt)

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

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) Zeitungspapier besteht zu 80 % aus diesem Holzschliff, der neben der Cellulose noch Cellulosebegleitstoffe wie Lignin ( 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 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:

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

• Cellulose als Google-Suchbegriff
• Cellulose in der Wikipedia
• Cellulose hier in bs-wiki.de mit Google
• Cellulose als Youtube-Video
• Prof. Rüdiger Blumes umfangreiche Themenseite mit Experimenten und weitergehenden Infos

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