CARBOXIMETILCELULOZA: CARACTERISTICI, STRUCTURĂ, SINTEZĂ, UTILIZĂRI - CHIMIE - 2025

Carboximetil celuloza este un compus derivat din celuloză, un polimer al glucozei. De asemenea, primește numele de celuloză sau gumă de carmeloză. Poate fi sub formă de sare de sodiu.

Carboximetilceluloza este higroscopică și solubilă în apă, spre deosebire de celuloză, care este insolubilă în apă. Unii -CH ₂ OH grupări ale moleculelor de glucoză care compun celuloza sunt substituite cu -CH ₂ OCH ₂ COOH grupe. Această substituție conferă proprietăților ionice structurii sale.

Sursa: De LHcheM, de la Wikimedia Commons

Dar ce este celuloza? Este un biopolimer format exclusiv din molecule β-glucoză, legate prin legături β-1,4-o-glucozidice. Celuloza are formula (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n cu o valoare minimă de 2000 n. Polimerul poate avea o structură liniară sau fibroasă, fiind elementul principal al peretelui celular al plantei.

Structura sa compactă este impenetrabilă de apă și, prin urmare, insolubilă în ea. În ciuda faptului că este format din glucoză, celuloza nu poate fi utilizată de animale, deoarece le lipsește enzima celuloză pentru a rupe legăturile β1,4-glucozidice.

Grupul carboximetil atașat celulozei conferă carboximetilcelulozei o suprafață încărcată negativ. Aceste sarcini permit utilizarea sa în tehnica cromatografiei cu schimb de ioni, funcționând ca un schimbător de cationi care este utilizat în purificarea proteinelor.

Datorită proprietății sale hidrofile, carboximetilceluloza este utilizată în tratamentul ochilor uscați. La fel, datorită acestei proprietăți, a fost utilizat la fabricarea de scutece și produse sanitare de acest tip. Aceste aplicații servesc ca exemplu al listei enorme de utilizări și / sau aplicații pe care le are acest compus.

Caracteristici fizice și chimice

Formulă

RnOCH ₂ -COOH

Aspectul fizic

Pudră albă. Carboximetil celuloză de sodiu: particule fibroase albe sau lăptoase.

Miros și gust

Inodor și fără gust.

Solubilitatea apei

Este solubil (20 mg / ml).

Solubilitate în solvenți organici

Este insolubil în metanol, etanol, dietil eter, acetonă, cloroform și, de asemenea, în benzen.

Punctul de descompunere

274 ° C.

Densitate

0.7-.9 g / cm ³ .

Aciditate

Este similar cu acidul acetic, iar constanta sa de disociere este de 5 x 10 ^-5 .

Structura

Sursa: De Elrond, de la Wikimedia Commons

Imaginea superioară arată structura unei unități monomer de carboximetilceluloză. Rețineți că H din grupele hidroxil sunt substituite de CH ₂ COOH grupe ; Cu excepția grupului OH la C-3. Adică, conform imaginii, polimerul nu este complet substituit.

CH ₂ COOH grupe pot deprotona și se înconjoară prin atracția electrostatică a Na ⁺ cationi : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Este mulțumită lor că carboximetilceluloza este foarte solubil în apă, deoarece este capabilă să formeze legături de hidrogen cu ea (CH ₂ COOH OH ₂ ). Aceasta este cauza principală a caracterului său hidrofil și higroscopic marcat.

De asemenea, aceste grupări sunt mult mai voluminoase decât hidroxilii, astfel încât proprietățile fizico-chimice ale polimerului se modifică în raport cu celuloza inițială. Dimensiunea sa mare împiedică formarea legăturilor interne de hidrogen, adică între lanțurile monomerice, lăsând inelele total expuse interacțiunilor cu apa.

Prin urmare, cu cât gradul de substituție a grupării OH prin CH ₂ COOH, cu atât mai mare caracterul hidrofil al celulozei rezultată. Microscopic această diferență poate să nu fie foarte evidentă; dar pe solzi macroscopice, ar fi egal să poți dizolva un bloc de lemn într-un recipient cu apă, dacă astfel de înlocuiri s-ar întâmpla la fața locului.

Sinteză

Pentru a obține carboximetilceluloză, din fibre de celuloză, este urmată procedura Druvacell:

A) Fibrele de celuloză sunt tratate cu izopropanol și alcaline pentru a provoca umflarea lor și ionizarea grupărilor hidroxil.

B) Fibrele de celuloză din tratamentul anterior sunt alcalinizate suplimentar prin tratamentul cu NaOH, conform următoarei reacții:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Fibrele de celuloză legate de NaOH reacționează apoi cu cloroacetatul de sodiu, producând astfel carboximetilceluloza de sodiu:

RceOH ∙ NaOH + ClCH ₂ COO ^- Na => RceOCH ₂ COO ^- Na ⁺ + NaCl + H ₂ O

Legarea COO ^- grup pentru celuloză pentru a forma mărcile carboxymethiclulose ea solubile în apă și mai reactive.

Pentru ce este (utilizări)

Carboximetilceluloza are numeroase utilizări și aplicații datorită hidrofilicității și capacității sale de combinare cu numeroși compuși. Printre utilizările sale se numără următoarele.

Alimente

-Este utilizat ca îngroșător și stabilizator pentru alimente. În plus, este utilizat ca fibră dietetică și emulsionant. Se folosește în agitarea înghețatei, cremelor și cremelor, precum și ca un ajutor în formarea gelurilor și a budinelor.

-Se utilizează ca agent de suspendare în sucurile de fructe și ca coloid protector în maioneză. De asemenea, este utilizat pentru acoperirea suprafeței fructelor.

-Pentru că carboximetilceluloza nu este metabolizată de organism, ea poate fi utilizată de oameni pe o dietă săracă în calorii.

Medicament

-Soluțiile de carboximetilceluloză formează geluri utilizate în intervențiile chirurgicale cardiace, toracice și corneene.

-In operatiile toracice, plamanii sunt capsati si acoperiti cu o solutie de carboximetilceluloza. Aceasta pentru a evita scurgerile de aer conținute în alveole și intrarea lichidelor în plămâni.

-În ramura ortopediei, carboximetilceluloza este folosită la ungerea articulațiilor, în special la încheieturi, genunchi și șolduri. Soluția de polimer este injectată în articulații pentru a preveni eroziunea, inflamația și posibila distrugere a cartilajului.

-Este utilizat în tratamentul uscăciunii și iritației ochilor. De asemenea, este utilizat ca agent de protecție pentru a preveni deteriorarea globului ocular, cum ar putea să apară în plasarea lentilelor de contact.

-Carboximetilceluloza se folosește și în tratamentul constipației, favorizând formarea de fecale cu consistența adecvată. Este folosit ca laxativ.

-O combinație de carboximetilceluloză-heparină a fost utilizată pentru a preveni aderența în timpul intervențiilor chirurgicale.

Industrie de contructie

-Acționează ca agent stabilizator și hidrofil în majoritatea preparatelor de ciment și a materialelor de construcție. Îmbunătățește dispersia nisipului în ciment, în plus crește acțiunea adezivă a cimentului.

-Este, de asemenea, utilizat ca parte a adezivilor pentru hârtie tapițerie.

În detergenți

Ramura industriei care are cel mai mare consum de carboximetilceluloză este în producția de săpunuri și detergenți. Acționează ca un agent inhibitor care împiedică grăsimile, îndepărtate de pe suprafața țesăturilor de către detergenți, să le reunească.

adezivi

-Este utilizat la elaborarea adezivilor pentru hârtie, deoarece nu o colorează, nu emană un miros și este demontabil. Acest lucru îl face ideal pentru utilizarea în repararea cărților sau a altor materiale.

-A fost testat și în amestecuri cu amidon și fenol formaldehidă pentru elaborarea lipiciilor care permit unirea foilor de lemn.

Industria vinului

Se folosește pentru a evita precipitarea sărurilor tartrice prezente în vin.

Industria hârtiei

-Învelișul cu preparate de carboximetilceluloză din hârtii cerate și carton reduce consumul de ceară. De asemenea, reduce consumul de cerneală de tipărire, rezultând suprafețe cu luciu mai ridicat. În plus, suprafața hârtiei are o netezime mai mare și o rezistență mai mare la grăsime.

-Carboximetilceluloza îmbunătățește legătura dintre fibrele de hârtie, îmbunătățind colorarea acestora. Este, de asemenea, utilizat ca dispersant auxiliar în extrudarea fibrelor pulpei de celuloză, evitând flocularea acestora.

agricultură

Carboximetilceluloza acționează ca un agent de dispersie pentru pesticide. De asemenea, este utilizat ca adeziv pentru a lega insecticidul de suprafața frunzelor plantelor. În unele ocazii, este utilizat ca ajutor în degradarea unor îngrășăminte puternic poluante.

Produse cosmetice

Se folosește ca îngroșător, stabilizator și film anterior în creme, loțiuni, șampoane și produse pentru îngrijirea părului. În plus, este utilizat la prepararea gelurilor pentru utilizare în curățarea dentară.

Vopsele

Este utilizat la producerea de vopsele și lacuri pe bază de ulei, acționând ca agent de îngroșare și de dispersie pentru pigmenții în fluide.

Materiale plastice

Este utilizat pentru a crește vâscozitatea latexului.

Ceramică

Se folosește pentru a uni bucățile de porțelan, deoarece soluțiile de carboximetilceluloză își au originea atunci când coaceți câteva cenușă.

Industria textila

-Este utilizat în forma sa brută pentru a evita deformarea țesăturilor. Carboximetilceluloza, în combinație cu amidonul, este utilizat în spălătorii. Se folosește și la finisarea țesăturilor. În timpul fabricației, țesăturile sunt impregnate cu carboximetilceluloză și apoi tratate cu acid și căldură.

-Este utilizat la imprimarea țesăturilor, colaborând ca agent de îngroșare pentru vopselele și lacurile textile.

Industria farmaceutica

-Carboximetilceluloza este utilizat în acoperirea comprimatelor medicinale. Polimerul este insolubil în condiții acide ale stomacului, dar solubil în intestinul subțire, unde agenții terapeutici sunt absorbiți.

-Este, de asemenea, utilizat ca un gel de transport, de droguri sub formă de unguente. Mai mult, este utilizat ca agent de stabilizare în suspensii și emulsii. Este utilizat ca bioadeziv în tablete care se leagă de mucusul corpului.

Referințe

1. Sidley Chemical. (2018). Proprietățile carboximetil celulozei de sodiu. Recuperat de la: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Carboximetilceluloză. Recuperat de la: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 octombrie 2006). Diferitele aplicații ale carboximetilcelulozei. Recuperat de la: quiminet.com
4. Gamboni J. și col. (Sf). Optimizarea procesului de carboximetilare a celulozei din bagața cu zahăr. . Recuperat de la: aaiq.org.ar
5. O combinație carboximetil-celuloză-heparină pentru prevenirea aderențelor chirurgicale. (2017) Jurnalul de cercetare chirurgicală 213: 222-233.