Как да си направим целулозен ацетат

Целулозният ацетат е вещество, което подобно на редица други материали, използвани в човешката промишленост, дължи съществуването си на целулозата, естествен полизахарид, намиращ се в растенията. (Полизахаридът е въглехидратна молекула, съставена от много много повтарящи се захарни единици; гликогенът, форма на съхранение на глюкоза при хора и други животни, е друг полизахарид.) Разработен за първи път през 60-те години на ХХ век, целулозният ацетат в крайна сметка промени индустрията на филмовите филми което позволява съхраняването на изображения върху вещество, което няма тенденция да избухва, както и братовчедите на основата на целулоиди на материала, предшестващ целулозния ацетат във филма света.

Докато целулозният ацетат в крайна сметка беше заменен от полиестер при създаването на филм, той се оказа изключително гъвкаво вещество. Тя е силно свързана с модификацията на памука и с право, но е намерила дом и в редица други приложения.

Целулозата е полимер на молекулите на глюкозата. На свой ред глюкозата - която е основният източник на енергия за живите клетки, независимо дали е погълната (както при животни) или синтезиран (както при растенията) - е шествъглеродна молекула, която включва шестоъгълна пръстен. Един от шестте въглерода лежи над пръстена и е прикрепен към -ОН, или хидроксилна група; два от въглеродите в самия пръстен също са свързани към хидроксилна група. Тези три -ОН групи могат лесно да реагират с други молекули, за да образуват водородни връзки.

Съществуват и други полимери на глюкозата, но в целулозата, която се произвежда от различни растения, отделните мономери на глюкозата са най-разширени или разтеглени. Също така, отделни целулозни вериги се подреждат паралелно една до друга, което насърчава водородните връзки между съседните вериги и укрепва цялата целулозна структура. При памучния тип целулоза веригите са толкова здраво свързани и подравнени, че е трудно да се разтворят, като се използват конвенционални неагресивни методи, като просто да се намокрит.

В ранните дни на филмите, в началото на 20-ти век, филмът, прокаран през прожектори, се състоеше от нитроцелулоза, която се наричаше търговското наименование Целулоид. Подобно на много богати на азот съединения, нитроцелулозата е силно запалима и всъщност може да се запали спонтанно при подходящи условия. Поради топлината, генерирана от проектори, и очевидната необходимост филмът да остане сух, това постави началото, така да се каже, за огнени злополуки точно в най-малко подходящите моменти.

Още през 1865 г. френски химик Пол Шюценбергер открива, че ако смесва дървесна маса, богата на целулоза, със съединение, наречено оцетен анхидрид, последното вещество успя да се промъкне между водородните целулозни вериги и да се прикрепи към многото налични хидроксилни групи там. Първоначално това новооткрито вещество, целулозен ацетат, не е било използвано. Но 15 години по-късно братята швейцарци Камил и Анри Драйфус откриха, че целулозният ацетат може да се разтвори в силния разтворител ацетон и след това да се формира отново в различни съединения. Например, когато е сглобен в тънки твърди листове, той може да се използва като филм.

Спомнете си, че молекулите на глюкозата включват три хидроксилни групи, едната от които е прикрепена към въглерода отвън на шестоъгълните пръстени, а други две излизат от самия пръстен. Водородният атом на хидроксилната група, който е прикрепен към кислорода, който също е прикрепен към въглерода от другата страна, могат лесно да бъдат изместени от определени молекули, които след това заемат мястото на водорода в родителската глюкоза конструирам. Една от тези молекули е ацетатът.

Ацетатът, формата на оцетната киселина, която е загубила киселинния си водород, е двувъглеродно съединение, често писмено СН₃Главен оперативен директор^-. Това предполага, че ацетатът има метил (СН₃-) група в единия край и карбоксилна група в другия край. Карбоксилната група има двойна връзка с единия кислород и единична връзка с другата. Тъй като кислородът може да образува две връзки и носи отрицателен заряд, когато има само една връзка, той е в това кислород, който ацетатът се свързва с молекулата на глюкозата, където преди това е седяла хидроксилна група непокътнати.

Целулозният ацетат, както често се използва терминът, всъщност се отнася до целулозен диацетат, в който две от трите налични хидроксилни групи във всеки глюкозен мономер са заменени с ацетат. Ако се осигури достатъчно ацетат, останалите хидроксилни групи също започват да се заменят с ацетатни групи, образувайки целулозен триацетат.

Между другото оцетната киселина е активната съставка в оцета. В допълнение, производното на оцетната киселина, наречено ацетил коензим А, или ацетил КоА, е ключова молекула в цикъла на трикарбоксилната киселина (TCA) при аеробно клетъчно дишане.

Както беше отбелязано, целулозният ацетат е до голяма степен заменен от форма на полиестер при направата на филм, но и двете до голяма степен са минали сега, когато цифровата фотография и филмография бързо се превърнаха в стандарт на времето. Целулозният ацетат също е основен компонент на цигарените филтри.

Когато самолетите излязоха на сцената в началото на 1900 г., химиците скоро откриха, че ацетатът на целулозата може да бъде наслоен в материал, използван за оформяне на телата и крилата на самолетите и по този начин ги прави по-здрави, без да добавяте много допълнително тегло.

Ацетатните тъкани, както ги наричат, са навсякъде в света на облеклото. Памучните ризи са един популярен продукт, който включва ацетатен материал. (Когато видите „ацетат“ на етикета за дрехи, това, което всъщност е изброено, е целулозен ацетат.) Но при най-ранните употреби на целулозен ацетат в шивашката индустрия, тя всъщност се използва заедно с коприна, по-скъпо лечение, отколкото като основа за масово производство, евтино облекло. Тук той беше използван, за да помогне за поддържането на сложните шарки, често срещани в копринените материали.

През 40-те години, когато е било възможно да се направят прозрачни форми на материала, целулозният ацетат е намерил дом в Министерството на отбраната на САЩ, което го използва за направата на прозорци на самолетите и покриващи очите порции газ маски. Днес той се използва в различни пластмаси и остава често срещана алтернатива на стъклените прозорци, въпреки че до голяма степен е заменен от акрил в това отношение.

Продуктите от целулозен ацетат по дефиниция са създадени, за да се противопоставят на разграждането от всякакъв вид, и по-специално на химичното разграждане. Това означава, че когато се сетите за списък с „биоразградими“ продукти, всичко, направено с целулозен ацетат, трябва да седи дъното на вашия умствен списък, защото тези продукти се задържат в околната среда за дълги периоди, в които се превръщат котило. (Помислете за броя на фасовете на цигари, който вероятно сте виждали последния път, когато сте се разхождали по типичен път. За съжаление, те не са достатъчно големи, бутилки а-ла бутилки и консерви, за да бъдат забелязани и взети от екипажите за отпадъци, но те са достатъчно повсеместни, за да се представят като колективна възпаление на очите.)

Когато целулозните ацетатни продукти седят на слънце достатъчно дълго, светлинната енергия, която ги удари, може да започне да разтваря целулозния ацетат. Това позволява на молекулите в околната среда, най-вече естеразите, да атакуват сериозно връзките в целулозния ацетат. Тази комбинация "атака" е известна като фотохимодеградация.