Cellulose: Unterschied zwischen den Versionen
Aus BS-Wiki: Wissen teilen
Lena (Diskussion | Beiträge) (→Das Acetat- bzw. Trockenspinnverfahren) |
Dg (Diskussion | Beiträge) |
||
| (14 dazwischenliegende Versionen von 2 Benutzern werden nicht angezeigt) | |||
| Zeile 1: | Zeile 1: | ||
{| | {| | ||
| − | | __TOC__ || | + | | __TOC__ || |
| + | |{{navi|Zellstoff|Stärke}} | ||
|} | |} | ||
| − | ==Was ist Cellulose== | + | ==Was ist Cellulose?== |
| − | + | *Hauptbestandteil von pflanzlichen [[Zellwand|Zellwänden]] ([[Massenanteil]] 50%) und damit die häufigste [[organische Verbindung]] der Erde | |
| − | * 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 | |
| − | * deshalb auch das häufigste Polysaccharid | + | *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 | |
| − | * unverzweigtes Polysaccharid, das aus mehreren Hundert bis zehntausend β-Glucose-Molekülen ((1-4)β-glykosidische Bindung) besteht [[Bild:Pfeil.gif]] sehr lange Kettenbildung | + | *faserigen, feste, wasserunlöslich Substanz |
| − | + | *geringes Quellvermögen | |
| − | * wird in der Plasmamembran gebildet und vernetzt sich durch 60-70 parallele Anordnung untereinander zu fibrillären Strukturen | ||
| − | |||
| − | * durch Quervernetzung der einzelnen Stränge über | ||
| − | |||
| − | * faserigen, feste, wasserunlöslich Substanz | ||
| − | |||
| − | * geringes Quellvermögen | ||
| − | |||
| − | |||
| + | [[Bild:Cellulose.jpg]] | ||
==Bedeutung der Cellulose für die Ernährung== | ==Bedeutung der Cellulose für die Ernährung== | ||
| − | + | *da im menschlichen Organismus keine ß-Amylase vorliegt, ist Cellulose unverdaulich | |
| − | * 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]] | |
| − | * gehört zu den [[Ballaststoff]]en (tragen zur besseren Verdauung bei) | + | *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]]: |
| − | |||
| − | * nur wenige Mikroorganismen (z.B. symbiontischen Bakterien des Wiederkäuermagens und Holz zerstörende Pilze) besitzen [[Enzyme]], die den Abbau der Cellulose [ | ||
| − | |||
| − | * 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''' | '''Mikrokristalline Cellulose''' | ||
| Zeile 57: | Zeile 45: | ||
* in den Zellwänden liegt [[Glucose]] in Form von so genannten Molekülaggregaten bzw. [[Mikrofibrillen]] vor | * in den Zellwänden liegt [[Glucose]] in Form von so genannten Molekülaggregaten bzw. [[Mikrofibrillen]] vor | ||
| − | == Worin ist Cellulose enthalten == | + | == Worin ist Cellulose enthalten? == |
* Pflanzen | * Pflanzen | ||
z.B. Holz, Baumwolle | z.B. Holz, Baumwolle | ||
| Zeile 76: | Zeile 64: | ||
Die wichtigsten Verfahren zur Herstellung von halbsynthetischen Cellulosafasern sind das '''Viskose-''' und das '''Acetat- Verfahren'''. | Die wichtigsten Verfahren zur Herstellung von halbsynthetischen Cellulosafasern sind das '''Viskose-''' und das '''Acetat- Verfahren'''. | ||
| − | ==Das Viskose- bzw. | + | ==Das Viskose- bzw. Nassspinnverfahren== |
* 20 %ige [[Natronlauge]] wirkt auf den Zellstoff ein | * 20 %ige [[Natronlauge]] wirkt auf den Zellstoff ein | ||
| Zeile 84: | Zeile 72: | ||
* durch die Zugabe von Schwefelkohlenstoff entsteht Cellulose-Xantogenat, welches in verdünnter [[Natronlauge]] zu zähflüssiger Viskose wird | * 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 | + | * diese zähflüssige Viskose wird durch Spinndrüsen in ein Säurebad gepresst und fällt dann als regenerierte Cellulose fadenförmig aus |
| Zeile 93: | Zeile 81: | ||
* ansonsten ähnliche Eigenschaften wie [[Baumwolle]] | * ansonsten ähnliche Eigenschaften wie [[Baumwolle]] | ||
| + | [[Bild:Trockenspinnverfahren.jpg|thumb|140px|Trockenspinnverfahren]] | ||
== Das Acetat- bzw. 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 | * die drei [[Hydroxylgruppe]]n der einzelnen [[Glucose]]–Einheiten von Cellulose werden mit [[Essigsäureanhydrid]] und unter Anwesenheit von [[Schwefelsäure]] zu Cellulosetriacetat | ||
| Zeile 104: | Zeile 92: | ||
[[Bild:Pfeil.gif]]es entstehen Acetalfasern | [[Bild:Pfeil.gif]]es entstehen Acetalfasern | ||
| − | |||
| − | |||
* Eigenschaften der Acetalfasern: | * Eigenschaften der Acetalfasern: | ||
| Zeile 115: | Zeile 101: | ||
===Papierherstellung=== | ===Papierherstellung=== | ||
| − | * größter Teil der Cellulose wird zur Papierherstellung benutzt | + | * 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 | * 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 | ||
| Zeile 126: | Zeile 112: | ||
* der Brei wird zu dünnen Bahnen ausgepresst, getrocknet und geglättet | * der Brei wird zu dünnen Bahnen ausgepresst, getrocknet und geglättet | ||
| − | + | {{Sammlung}} | |
| − | == | + | ==Experimente== |
===Versuch 1: [[Hydrolyse von Cellulose]]=== | ===Versuch 1: [[Hydrolyse von Cellulose]]=== | ||
| Zeile 133: | Zeile 119: | ||
[[Media:Cellulose.ppt|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== | ==Autoren== | ||
| Zeile 147: | Zeile 136: | ||
[[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
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
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 |
Elemente Chemie
auf Seite |
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
- Chemie - Basiswissen für die Schule, Corvus Verlag, S. 307-309
- www.verbraucher.de/nachwachsende_rohstoffe/PICS/baumwolle.jpg
- www.public.tu-bs.de:8080/~y0027271/OB01/images/cellulose.jpg
- www.deutsches-strumpfmuseum.de/images/09_AcetatKunstseide.jpg
