Cómo hacer acetato de celulosa

El acetato de celulosa es una sustancia que, al igual que otros materiales utilizados en la industria humana, debe su existencia a la celulosa, un polisacárido natural que se encuentra en las plantas. (Un polisacárido es una molécula de carbohidrato formada por una gran cantidad de unidades de azúcar repetidas; El glucógeno, una forma de almacenamiento de glucosa en humanos y otros animales, es otro polisacárido.) Desarrollado por primera vez en la década de 1860, el acetato de celulosa finalmente cambió la industria cinematográfica por haciendo posible almacenar imágenes en una sustancia que no tenía tendencia a estallar en llamas, como lo hicieron los primos de celuloide del material que precedió al acetato de celulosa en la película mundo.

Si bien el acetato de celulosa finalmente fue reemplazado por poliéster en la fabricación de películas, resultó ser una sustancia extremadamente versátil. Está fuertemente asociado con la modificación del algodón y con razón, pero también ha encontrado un hogar en una serie de otras aplicaciones.

La celulosa es un polímero de moléculas de glucosa. A su vez, la glucosa, que es la principal fuente de energía para las células vivas, ya sea que se ingiera (como en los animales) o sintetizado (como en las plantas) - es una molécula de seis carbonos que incluye un hexágono anillo. Uno de los seis carbonos se encuentra por encima del anillo y está unido a un grupo -OH o hidroxilo; dos de los carbonos dentro del propio anillo también están unidos a un grupo hidroxilo. Estos tres grupos -OH pueden reaccionar fácilmente con otras moléculas para formar enlaces de hidrógeno.

Existen otros polímeros de glucosa, pero en la celulosa, que es fabricada por una variedad de plantas, los monómeros de glucosa individuales son los más extendidos o estirados. Además, las cadenas de celulosa individuales se alinean una al lado de la otra en paralelo, lo que fomenta los enlaces de hidrógeno entre las cadenas adyacentes y fortalece toda la estructura de la celulosa. En el tipo de celulosa de algodón, las cadenas están tan fuertemente unidas y alineadas que es difícil disolverlas usando métodos convencionales no agresivos, como simplemente mojarlas.

En los primeros días del cine, a principios del siglo XX, la película proyectada a través de proyectores consistía en nitrocelulosa, que se conocía con el nombre comercial de Celluloid. Al igual que muchos compuestos ricos en nitrógeno, la nitrocelulosa es muy combustible y, de hecho, puede incendiarse espontáneamente en las condiciones adecuadas. Debido al calor generado por los proyectores y la obvia necesidad de mantener la película seca, esto preparó el escenario, por así decirlo, para contratiempos ardientes precisamente en los momentos menos oportunos.

En 1865, un químico francés, Paul Schützenberger, descubrió que si mezclaba pulpa de madera, que es rica en celulosa, con un compuesto llamado acético anhídrido, esta última sustancia pudo abrirse camino entre las cadenas de celulosa unidas por hidrógeno y unirse a los muchos grupos hidroxilo disponibles allí. Inicialmente, esta nueva sustancia, el acetato de celulosa, no se utilizó. Pero 15 años después, los hermanos suizos Camille y Henri Dreyfus descubrieron que el acetato de celulosa podría disolverse en el solvente fuerte acetona y luego volver a formar en una variedad de diferentes compuestos. Por ejemplo, cuando se ensambla en láminas sólidas delgadas, se puede usar como película.

Recuerde que las moléculas de glucosa incluyen tres grupos hidroxilo, uno de ellos unido al exterior del carbono de los anillos hexagonales y otros dos que se proyectan desde el propio anillo. El átomo de hidrógeno del grupo hidroxilo, que está unido al oxígeno que también está unido al carbono en el otro lado, puede ser fácilmente desplazado por ciertas moléculas que luego toman la mancha de hidrógeno en la glucosa madre construir. Una de estas moléculas es el acetato.

El acetato, la forma de ácido acético que ha perdido su hidrógeno ácido, es un compuesto de dos carbonos que a menudo se escribe CH₃ARRULLO^-. Esto implica que el acetato tiene un metilo (CH₃-) grupo en un extremo y un grupo carboxilo en el otro extremo. Un grupo carboxilo tiene un enlace doble con un oxígeno y un enlace sencillo con el otro. Dado que el oxígeno puede formar dos enlaces y tiene una carga negativa cuando solo tiene un enlace, está en este oxígeno que el acetato se une a la molécula de glucosa donde previamente se encontraba un grupo hidroxilo intacto.

El acetato de celulosa, como se usa comúnmente el término, en realidad se refiere al diacetato de celulosa, en el que dos de los tres grupos hidroxilo disponibles en cada monómero de glucosa han sido reemplazados por acetato. Si se dispone de suficiente acetato, los grupos hidroxilo restantes también comienzan a ser reemplazados por grupos acetato, formando triacetato de celulosa.

El ácido acético, por cierto, es el ingrediente activo del vinagre. Además, un derivado del ácido acético llamado acetil coenzima A, o acetil CoA, es una molécula clave en el ciclo del ácido tricarboxílico (TCA) en la respiración celular aeróbica.

Como se señaló, el acetato de celulosa ha sido reemplazado en gran parte por una forma de poliéster en la fabricación de películas, pero ambos han pasado de moda ahora que la fotografía digital y la filmografía se han convertido rápidamente en el estándar de la época. El acetato de celulosa también es un componente importante de los filtros de cigarrillos.

Cuando los aviones aparecieron en escena a principios de la década de 1900, los químicos pronto descubrieron que el acetato de celulosa se podía colocar en capas material utilizado para formar los cuerpos y alas de los aviones y, por lo tanto, hacerlos más resistentes sin agregar una gran cantidad de extra peso.

Las telas de acetato, como se les llama, están por todas partes en el mundo de la confección. Las camisas de algodón son un producto popular que incluye material de acetato. (Cuando ve "acetato" en la etiqueta de la ropa, lo que realmente se enumera es acetato de celulosa). Pero en los primeros usos del acetato de celulosa en la industria de la confección, en realidad se usó junto con la seda, un tratamiento más caro, que como base para la producción en masa, barata atuendo. Aquí, se usó para ayudar a mantener los intrincados patrones que se ven a menudo en los materiales de seda.

En la década de 1940, cuando fue posible hacer formas transparentes del material, el acetato de celulosa encontró un hogar en el Departamento de Defensa de EE. UU., que lo utilizó para fabricar ventanas de aviones y las porciones de gas que cubren los ojos máscaras. Hoy en día se usa en varios plásticos y sigue siendo una alternativa común a las ventanas de vidrio, aunque ha sido reemplazado en gran medida por el acrílico en este sentido.

Los productos de acetato de celulosa están hechos, por definición, para resistir la degradación de todo tipo y, en particular, la degradación química. Esto significa que cuando piensa en una lista de productos "biodegradables", cualquier cosa hecha con acetato de celulosa debería estar en al final de su lista mental, porque estos productos persisten en el medio ambiente durante largos períodos en los que se vuelven basura. (Considere la cantidad de colillas de cigarrillos que probablemente vio la última vez que dio un paseo por una carretera típica. Desafortunadamente, estos no son lo suficientemente grandes, como botellas y latas, para ser detectados y recogidos por las cuadrillas de basura, pero son lo suficientemente omnipresentes como para presentarse como una monstruosidad colectiva).

Cuando los productos de acetato de celulosa se exponen al sol durante un tiempo suficiente, la energía luminosa que los golpea puede comenzar a disolver el acetato de celulosa. Esto permite que las moléculas del entorno, en su mayoría esterasas, ataquen en serio los enlaces del acetato de celulosa. Esta combinación de "ataque" se conoce como fotoquimodegradación.