Como fazer acetato de celulose

O acetato de celulose é uma substância que, como vários outros materiais usados ​​na indústria humana, deve sua existência à celulose, um polissacarídeo natural encontrado nas plantas. (Um polissacarídeo é uma molécula de carboidrato composta de muitas unidades repetidas de açúcar; glicogênio, uma forma de armazenamento de glicose em humanos e outros animais, é outro polissacarídeo.) Desenvolvido pela primeira vez na década de 1860, o acetato de celulose acabou mudando a indústria cinematográfica ao possibilitando o armazenamento de imagens sobre uma substância que não tinha tendência a explodir em chamas, como fizeram os primos à base de celulóide do material anterior ao acetato de celulose no filme mundo.

Embora o acetato de celulose tenha sido substituído por poliéster na produção de filmes, ele se tornou uma substância extremamente versátil. Ele está fortemente associado à modificação do algodão e com razão, mas também encontrou um lar em uma série de outras aplicações.

A celulose é um polímero de moléculas de glicose. Por sua vez, a glicose - que é a principal fonte de energia para as células vivas, independentemente de ser ingerida (como em animais) ou sintetizado (como em plantas) - é uma molécula de seis carbonos que inclui um hexagonal anel. Um dos seis carbonos fica acima do anel e está ligado a um grupo -OH, ou hidroxila; dois dos carbonos dentro do próprio anel também estão ligados a um grupo hidroxila. Esses três grupos -OH podem reagir prontamente com outras moléculas para formar ligações de hidrogênio.

Existem outros polímeros de glicose, mas na celulose, que é feita por uma variedade de plantas, os monômeros de glicose individuais são os mais estendidos, ou esticados. Além disso, as cadeias de celulose individuais alinham-se lado a lado em paralelo, o que estimula as ligações de hidrogênio entre as cadeias adjacentes e fortalece toda a estrutura da celulose. No tipo de celulose de algodão, as correntes são tão fortemente ligadas e alinhadas que é difícil dissolvê-las usando métodos convencionais não agressivos, como simplesmente molhá-las.

Nos primórdios do cinema, no início do século 20, o filme rodado por projetores era feito de nitrocelulose, que passou pelo nome comercial de Celluloid. Como muitos compostos ricos em nitrogênio, a nitrocelulose é altamente combustível e, de fato, pode pegar fogo espontaneamente nas condições certas. Por causa do calor gerado pelos projetores e da necessidade óbvia de manter o filme seco, isso preparou o cenário, por assim dizer, para infortúnios inflamados precisamente nos momentos menos oportunos.

Em 1865, um químico francês, Paul Schützenberger, descobriu que se ele misturasse a polpa de madeira, que é rica em celulose, com um composto chamado acético anidrido, a última substância foi capaz de se infiltrar entre as cadeias de celulose ligadas por hidrogênio e se ligar aos muitos grupos hidroxila disponíveis lá. Inicialmente, essa substância recém-descoberta, o acetato de celulose, não teve nenhum uso. Mas 15 anos depois, os irmãos suíços Camille e Henri Dreyfus descobriram que o acetato de celulose poderia ser dissolvido no forte solvente acetona e, em seguida, reformado em uma variedade de diferentes compostos. Por exemplo, quando é montado em folhas sólidas finas, pode ser usado como filme.

Lembre-se de que as moléculas de glicose incluem três grupos hidroxila, um deles ligado ao carbono externo aos anéis hexagonais e dois outros projetando-se do próprio anel. O átomo de hidrogênio do grupo hidroxila, que está ligado ao oxigênio que também está ligado ao carbono no outro lado, pode ser facilmente deslocado por certas moléculas que, então, ocupam o lugar desse hidrogênio na glicose original construir. Uma dessas moléculas é o acetato.

O acetato, a forma de ácido acético que perdeu seu hidrogênio ácido, é um composto de dois carbonos frequentemente denominado CH₃COO^-. Isso implica que o acetato tem um metil (CH₃-) grupo em uma extremidade e um grupo carboxila na outra extremidade. Um grupo carboxila tem uma ligação dupla com um oxigênio e uma ligação simples com o outro. Uma vez que o oxigênio pode formar duas ligações e carrega uma carga negativa quando tem apenas uma ligação, é neste oxigênio que o acetato se liga à molécula de glicose, onde um grupo hidroxila estava intacta.

Acetato de celulose, como o termo é comumente usado, na verdade se refere a diacetato de celulose, no qual dois dos três grupos hidroxila disponíveis em cada monômero de glicose foram substituídos por acetato. Se houver acetato suficiente disponível, os grupos hidroxila restantes também começarão a ser substituídos por grupos acetato, formando o triacetato de celulose.

O ácido acético, aliás, é o ingrediente ativo do vinagre. Além disso, um derivado do ácido acético denominado acetil coenzima A, ou acetil CoA, é uma molécula chave no ciclo do ácido tricarboxílico (TCA) na respiração celular aeróbia.

Como observado, o acetato de celulose foi amplamente substituído por uma forma de poliéster na fabricação de filmes, mas ambos estão ultrapassados ​​agora que a fotografia digital e a filmografia se tornaram rapidamente o padrão da época. O acetato de celulose também é um componente importante dos filtros de cigarro.

Quando a aeronave entrou em cena no início de 1900, os químicos logo descobriram que o acetato de celulose poderia ser colocado em camadas no material usado para formar os corpos e asas dos aviões e, assim, torná-los mais resistentes sem adicionar muito mais peso.

Os tecidos de acetato, como são chamados, estão em toda parte no mundo do vestuário. Camisas de algodão são um produto popular que inclui material de acetato. (Quando você vê "acetato" na etiqueta de uma roupa, o que está realmente sendo listado é o acetato de celulose.) Mas nos primeiros usos do acetato de celulose em a indústria de vestuário, na verdade era usado em conjunto com a seda, um tratamento mais caro do que como base para produtos baratos produzidos em massa traje. Aqui, ele foi usado para ajudar a manter os padrões intrincados frequentemente vistos em materiais de seda.

Na década de 1940, quando foi possível fazer as formas transparentes do material, o acetato de celulose encontrou seu lar em o Departamento de Defesa dos EUA, que o usou para fazer janelas de aeronaves e as porções de gás que cobrem os olhos máscaras. Hoje é usado em vários plásticos e continua a ser uma alternativa comum para janelas de vidro, embora tenha sido amplamente suplantado pelo acrílico nesse sentido.

Os produtos de acetato de celulose são, por definição, feitos para resistir à degradação de todos os tipos e, em particular, à degradação química. Isso significa que quando você pensa em uma lista de produtos "biodegradáveis", qualquer coisa feita com acetato de celulose deve ficar no final da sua lista mental, porque esses produtos persistem no ambiente por longos períodos em que se tornam ninhada. (Considere o número de pontas de cigarro que você provavelmente viu na última vez que deu um passeio ao longo de uma estrada típica. Infelizmente, eles não são grandes o suficiente, como garrafas e latas, para serem identificados e coletados pelas equipes de maca, mas são onipresentes o suficiente para se apresentarem como uma monstruosidade coletiva.)

Quando os produtos de acetato de celulose ficam expostos ao sol por tempo suficiente, a energia da luz que os atinge pode começar a dissolver o acetato de celulose. Isso permite que as moléculas do ambiente, principalmente as esterases, ataquem as ligações do acetato de celulose a sério. Este "ataque" de combinação é conhecido como fotochemodegradação.