Bài 8. Xenlulozơ

I- TÍNH CHẤT VẬT LÍ VÀ TRẠNG THÁI THIÊN NHIÊN

Xenlulozơ là chất rắn hình sợi, màu trắng, không mùi, không vị, không tan trong nước, ngay cả khi đun nóng, không tan trong các dung môi hữu cơ thông thường như ete, benzen,...

Xenlulozơ là thành phần chính cấu tạo nên lớp màng tế bào thực vật, là bộ khung của cây cối. Xenlulozơ có nhiều trong bông (95−98%), đay, gai, tre, nứa (50−80%), gỗ (40−50%).

II- CẤU TRÚC PHÂN TỬ

Xenlulozơ, (C₆H₁₀O₅)_n, có phân tử khối rất lớn (khoảng 1.000.000−2.400.000)

Xenlulozơ là một polime hợp thành từ các mắt xích β−glucozơ nối với nhau bởi các liên kết β−1,4 glicozit, phân tử xenlulozơ không phân nhánh, không xoắn.

Mỗi mắt xích C₆H₁₀O₅ có 3 nhóm OH tự do, nên có thể viết công thức cấu tạo của xenlulozơ là [C₆H₇O₂(OH)₃]_n

III- TÍNH CHẤT HÓA HỌC

Tương tự tinh bột, xenlulozơ không có tính khử; khi thủy phân xenlulozơ đến cùng thì thu được Glucozơ. Mỗi mắt xích C₆H₁₀O₅ có 3 nhóm OH tự do nên xenlulozơ có tính chất của ancol đa chức.

1. Phản ứng của polisaccarit

Thí nghiệm: Cho một nhúm bông vào cốc đựng dung dịch H₂SO₄ 70% đun nóng đồng thời khuấy đều đến khi thu được dung dịch đồng nhất.

Hình: a) Thủy phân xenlulozơ                                                            b) Sản phẩm sau thủy phân

Trung hòa dung dịch thu được bằng dung dịch NaOH10%, sau đó đun nóng với dung dịch AgNO₃/NH₃.

Hiện tượng: Bạc kim loại bám vào thành ống nghiệm.

Giải thích: Xenlulozơ bị thủy phân trong dung dịch axit nóng tạo ra glucozơ.

(C₆H₁₀O₅)_n+nH₂O→ (H₂SO₄,t^o) nC₆H₁₂O₆

Phản ứng thủy phân cũng xảy ra ở trong dạ dày động vật nhai lại (trâu,bò,...) nhờ enzim xenlulozơ.

2.Phản ứng của ancol đa chức

- Xenlulozơ phản ứng với HNO3 đặc có H₂SO₄ đặc làm xúc tác.

Thí nghiệm: Cho 4 ml axit HNO₃ vào cốc thủy tinh, sau đó thêm tiếp 8 ml H₂SO₄ đặc, lắc đều và làm lạnh hỗn hợp bằng nước. Thêm tiếp vào cốc một nhúm bông. Đặt cốc chứa hỗn hợp phản ứng vào nồi nước nóng (khoảng 60−70%) khuấy nhẹ trong 5 phút, lọc lấy chất rửa sạch bằng nước rồi ép khô bằng giấy lọc sau đó sấy khô (tránh lửa).

Hiện tượng: Sản phẩm thu được có màu vàng. Khi đốt, sản phẩm cháy nhanh, không khói, không tàn.

Giải thích: Xenlulozơ phản ứng với (HNO₃+H₂SO₄) khi đun nóng cho xenlulozơ trinitrat:

[C₆H₇O₂(OH)₃]_n+3nHNO₃→ (H₂SO₄,t^o)  [C₆H₇O₂(ONO₂)₃]_n+3nH₂O

Xenlulozơ trinitrat là chất dễ cháy và nổ mạnh được dùng làm thuốc súng.

- Xenlulozơ tác dụng với anhiđrit axetic (CH₃CO₎₂O sinh ra xenlulozơ triaxeta [C₆H₇O₂(OOCCH₃)₃]_n, là một chất dẻo dễ kéo thành tơ sợi.

- Sản phẩm của phản ứng giữa xenlulozơ với CS₂ (cacbon đisunfua) và NaOH là một dung dịch rất nhớt gọi là visco. Khi bơm dung dịch nhớt này qua những lỗ rất nhỏ (đường kính 0,1 mm) ngâm trong dung dịch H₂SO₄ loãng, xenlulozơ được giải phóng qua dưới dạng những sợi dài và mảnh, óng mượt như tơ, gọi là tơ visco.

- Xenlulozơ không phản ứng với Cu(OH)₂, nhưng tan trong dung dịch [Cu(NH₃)₄](OH)₂.

IV- ỨNG DỤNG

- Các vật liệu chứa nhiều xenlulozơ như tre, gỗ, nứa,...thường được dùng làm vật liệu xây dựng, đồ dùng gia đình,...

- Xenlulozơ nguyên chất và gần nguyên chất được chế thành sợi, tơ, giấy viết, giấy làm bao bì, xenlulozơ trixetat dùng làm thuốc súng. Thủy phân xenlulozơ sẽ được glucozơ làm nguyên liệu để sản xuất etanol