Πώς να φτιάξετε οξική κυτταρίνη

Η οξική κυτταρίνη είναι μια ουσία που, όπως και πολλά άλλα υλικά που χρησιμοποιούνται στην ανθρώπινη βιομηχανία, οφείλει την ύπαρξή της στην κυτταρίνη, έναν φυσικό πολυσακχαρίτη που απαντάται στα φυτά. (Ένας πολυσακχαρίτης είναι ένα μόριο υδατάνθρακα που αποτελείται από πολλές επαναλαμβανόμενες μονάδες σακχάρου. το γλυκογόνο, μια μορφή αποθήκευσης γλυκόζης σε ανθρώπους και άλλα ζώα, είναι ένας άλλος πολυσακχαρίτης.) Πρώτα αναπτύχθηκε τη δεκαετία του 1860, η οξική κυτταρίνη άλλαξε τελικά τη βιομηχανία κινηματογραφικών ταινιών καθιστώντας δυνατή την αποθήκευση εικόνων σε μια ουσία που δεν είχε την τάση να εκραγεί στις φλόγες, όπως και τα ξαδέλφια που βασίζονται σε κυτταρίνη του υλικού που προηγήθηκε της οξικής κυτταρίνης στην ταινία κόσμος.

Ενώ η οξική κυτταρίνη τελικά αντικαταστάθηκε από πολυεστέρα στην κατασκευή μεμβράνης, αποδείχθηκε εξαιρετικά ευέλικτη ουσία. Συνδέεται έντονα με την τροποποίηση του βαμβακιού και δικαίως, αλλά έχει βρει ένα σπίτι και σε πολλές άλλες εφαρμογές.

Η κυτταρίνη είναι ένα πολυμερές μορίων γλυκόζης. Με τη σειρά του, η γλυκόζη - η οποία είναι η κύρια πηγή ενέργειας για τα ζωντανά κύτταρα, ανεξαρτήτως εάν καταναλώνεται (όπως στα ζώα) ή συντίθεται (όπως στα φυτά) - είναι ένα μόριο έξι-άνθρακα που περιλαμβάνει ένα εξαγωνικό δαχτυλίδι. Ένας από τους έξι άνθρακες βρίσκεται πάνω από τον δακτύλιο και συνδέεται με μια ομάδα -ΟΗ ή υδροξυλίου. δύο από τους άνθρακες εντός του ίδιου του δακτυλίου συνδέονται επίσης με μια ομάδα υδροξυλίου. Αυτές οι τρεις -ΟΗ ομάδες μπορούν εύκολα να αντιδράσουν με άλλα μόρια για να σχηματίσουν δεσμούς υδρογόνου.

Υπάρχουν και άλλα πολυμερή γλυκόζης, αλλά στην κυτταρίνη, η οποία παράγεται από ποικιλία φυτών, τα μεμονωμένα μονομερή γλυκόζης είναι τα πιο εκτεταμένα ή τεντωμένα. Επίσης, οι μεμονωμένες αλυσίδες κυτταρίνης ευθυγραμμίζονται το ένα δίπλα στο άλλο παράλληλα, γεγονός που ενθαρρύνει τους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ γειτονικών αλυσίδων και ενισχύει ολόκληρη τη δομή κυτταρίνης. Στον τύπο της κυτταρίνης από βαμβάκι, οι αλυσίδες είναι τόσο στενά συνδεδεμένες και ευθυγραμμισμένες που είναι δύσκολο να διαλυθούν χρησιμοποιώντας συμβατικές μη επιθετικές μεθόδους, όπως απλώς να βραχεί.

Στις πρώτες μέρες των κινηματογραφικών ταινιών, στις αρχές του 20ου αιώνα, η ταινία που διέρρευσε προβολείς αποτελούνταν από νιτροκυτταρίνη, η οποία πήρε το εμπορικό όνομα Celluloid. Όπως πολλές ενώσεις πλούσιες σε άζωτο, η νιτροκυτταρίνη είναι πολύ καύσιμη και στην πραγματικότητα μπορεί να αναφλεγεί αυθόρμητα υπό τις σωστές συνθήκες. Λόγω της θερμότητας που παράγεται από τους προβολείς και την προφανή ανάγκη να διατηρηθεί η ταινία στεγνή, αυτό έθεσε το στάδιο, για να μιλήσουμε, για φλογερά ατυχήματα ακριβώς στις λιγότερο κατάλληλες στιγμές.

Το 1865, ένας Γάλλος χημικός, Paul Schützenberger, ανακάλυψε ότι αν αναμίξει πολτό ξύλου, που είναι πλούσιο σε κυτταρίνη, με μια ένωση που ονομάζεται οξική ανυδρίτης, η τελευταία ουσία μπόρεσε να περάσει μεταξύ των αλυσίδων κυτταρίνης που συνδέονται με υδρογόνο και να προσκολληθεί στις πολλές διαθέσιμες ομάδες υδροξυλίου εκεί. Αρχικά, αυτή η νέα ουσία, η οξική κυτταρίνη, δεν χρησιμοποιήθηκε. Αλλά 15 χρόνια αργότερα, οι Ελβετοί αδελφοί Camille και Henri Dreyfus ανακάλυψαν αυτή την οξική κυτταρίνη θα μπορούσε να διαλυθεί στον ισχυρό διαλύτη ακετόνη και στη συνέχεια να επαναδιαμορφωθεί σε μια ποικιλία διαφορετικών ενώσεις. Για παράδειγμα, όταν συναρμολογείται σε λεπτά στερεά φύλλα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως φιλμ.

Θυμηθείτε ότι τα μόρια γλυκόζης περιλαμβάνουν τρεις υδροξυλομάδες, μία εκ των οποίων συνδέεται με τον άνθρακα εξωτερικά στους εξαγωνικούς δακτυλίους και δύο άλλα προεξέχουν από τον ίδιο τον δακτύλιο. Το άτομο υδρογόνου της υδροξυλομάδας, το οποίο συνδέεται με το οξυγόνο που είναι επίσης προσκολλημένο στον άνθρακα από την άλλη πλευρά, μπορεί εύκολα να εκτοπιστεί από ορισμένα μόρια που στη συνέχεια παίρνουν το σημείο του υδρογόνου στη μητρική γλυκόζη κατασκευάσουν. Ένα από αυτά τα μόρια είναι το οξικό.

Το οξικό άλας, η μορφή οξικού οξέος που έχει χάσει το όξινο υδρογόνο του, είναι μια ένωση δύο άνθρακα που γράφεται συχνά CH₃ΕΡΩΤΟΛΟΓΩ^-. Αυτό σημαίνει ότι το οξικό έχει μεθύλιο (CH₃-) ομάδα στο ένα άκρο και ομάδα καρβοξυλίου στο άλλο άκρο. Μια καρβοξυλική ομάδα έχει έναν διπλό δεσμό με το ένα οξυγόνο και έναν μόνο δεσμό με το άλλο. Δεδομένου ότι το οξυγόνο μπορεί να σχηματίσει δύο δεσμούς και φέρει αρνητικό φορτίο όταν έχει μόνο έναν δεσμό, είναι σε αυτό οξυγόνο που το οξικό δεσμεύεται στο μόριο γλυκόζης όπου κάθισε προηγουμένως μια ομάδα υδροξυλίου άθικτος.

Η οξική κυτταρίνη όπως ο όρος χρησιμοποιείται συνήθως αναφέρεται στην οξική κυτταρίνη, στην οποία δύο από τις τρεις διαθέσιμες ομάδες υδροξυλίου σε κάθε μονομερές γλυκόζης έχουν αντικατασταθεί από οξική. Εάν διατεθεί αρκετό οξικό άλας, οι υπόλοιπες υδροξυλομάδες αρχίζουν επίσης να αντικαθίστανται από οξικές ομάδες, σχηματίζοντας τριοξική κυτταρίνη.

Το οξικό οξύ, παρεμπιπτόντως, είναι το δραστικό συστατικό του ξιδιού. Επιπλέον, ένα παράγωγο οξικού οξέος που ονομάζεται ακετύλιο συνένζυμο Α, ή ακετύλιο CoA, είναι ένα βασικό μόριο στον κύκλο τρικαρβοξυλικού οξέος (TCA) στην αερόβια κυτταρική αναπνοή.

Όπως σημειώθηκε, η οξική κυτταρίνη έχει αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από μια μορφή πολυεστέρα στην κατασκευή μεμβράνης, αλλά και τα δύο σε μεγάλο βαθμό έχουν περάσει τώρα που η ψηφιακή φωτογραφία και η φιλμογραφία έχουν γίνει γρήγορα τα πρότυπα της εποχής. Η οξική κυτταρίνη είναι επίσης ένα σημαντικό συστατικό των φίλτρων τσιγάρων.

Όταν τα αεροσκάφη ήρθαν στη σκηνή στις αρχές της δεκαετίας του 1900, οι χημικοί σύντομα διαπίστωσαν ότι η οξική κυτταρίνη θα μπορούσε να επιστρωθεί υλικό που χρησιμοποιείται για να σχηματίσει τα σώματα και τα φτερά των αεροπλάνων και έτσι να τα κάνει πιο ανθεκτικά χωρίς να προσθέσει πολλά επιπλέον βάρος.

Τα υφάσματα οξικού, όπως λέγονται, είναι παντού στον κόσμο των ενδυμάτων. Βαμβακερά πουκάμισα είναι ένα δημοφιλές προϊόν που περιλαμβάνει οξικό υλικό. (Όταν βλέπετε το "οξικό" σε μια ετικέτα ρούχων, αυτό που στην πραγματικότητα αναφέρεται είναι η οξική κυτταρίνη.) Αλλά στις πρώτες χρήσεις της οξικής κυτταρίνης σε η βιομηχανία ενδυμάτων, στην πραγματικότητα χρησιμοποιήθηκε σε συνδυασμό με το μετάξι, μια πιο ακριβή θεραπεία, παρά ως βάση για μαζική παραγωγή, φθηνή ενδυμασία. Εδώ, χρησιμοποιήθηκε για να διατηρήσει τα περίπλοκα μοτίβα που παρατηρούνται συχνά στα μεταξωτά υλικά.

Τη δεκαετία του 1940, όταν ήταν δυνατό να γίνουν διαφανείς μορφές του υλικού, η οξική κυτταρίνη βρήκε σπίτι το Υπουργείο Άμυνας των ΗΠΑ, το οποίο το χρησιμοποίησε για να φτιάξει παράθυρα αεροσκαφών και τα τμήματα αερίου που καλύπτουν τα μάτια μάσκες. Σήμερα χρησιμοποιείται σε διάφορα πλαστικά και παραμένει μια κοινή εναλλακτική λύση για τα γυάλινα παράθυρα, αν και έχει αντικατασταθεί σε μεγάλο βαθμό από ακρυλικό από την άποψη αυτή.

Τα προϊόντα οξικής κυτταρίνης κατασκευάζονται εξ ορισμού για να αντιστέκονται στην αποικοδόμηση όλων των τύπων, και ιδίως στη χημική αποδόμηση. Αυτό σημαίνει ότι όταν σκέφτεστε μια λίστα "βιοαποικοδομήσιμων" προϊόντων, οτιδήποτε γίνεται με οξική κυτταρίνη θα πρέπει να το κάτω μέρος της νοητικής σας λίστας, επειδή αυτά τα προϊόντα παραμένουν στο περιβάλλον για μεγάλες περιόδους στις οποίες γίνονται σκουπίδια. (Εξετάστε τον αριθμό των τσιγάρων που πιθανότατα είδατε την τελευταία φορά που περπατήσατε κατά μήκος ενός τυπικού δρόμου. Δυστυχώς, αυτά δεν είναι αρκετά μεγάλα, a la μπουκάλια και δοχεία, για να εντοπιστούν και να παραληφθούν από τα πληρώματα απορριμμάτων, αλλά είναι αρκετά πανταχού παρόντα για να παρουσιαστούν ως συλλογική όραση.)

Όταν τα προϊόντα οξικής κυτταρίνης κάθονται στον ήλιο για αρκετό καιρό, η ελαφριά ενέργεια που τους προσβάλλει μπορεί να αρχίσει να διαλύει την οξική κυτταρίνη. Αυτό επιτρέπει στα μόρια στο περιβάλλον, κυρίως εστεράσες, να προσβάλλουν τους δεσμούς στην οξική κυτταρίνη με σοβαρότητα. Αυτός ο συνδυασμός «επίθεση» είναι γνωστός ως φωτοχημική αποδόμηση.