Како направити целулозни ацетат

Целулозни ацетат је супстанца која, попут низа других материјала који се користе у људској индустрији, своје постојање дугује целулози, полисахариду који се природно јавља у биљкама. (Полисахарид је молекул угљених хидрата који се састоји од великог броја понављајућих јединица шећера; гликоген, облик складиштења глукозе код људи и других животиња, још је један полисахарид.) Прво развијен 1860-их, целулозни ацетат је на крају променио индустрију филма што омогућава складиштење слика на супстанци која није имала тенденцију да плами, као и рођаци на бази целулоида материјала који је претходио целулозном ацетату у филму света.

Иако је целулозни ацетат на крају замењен полиестером при стварању филма, испоставило се да је то изузетно свестрана супстанца. Снажно је повезан са модификацијом памука и с правом, али пронашао је дом и у бројним другим применама.

Целулоза је полимер молекула глукозе. Заузврат, глукоза - која је примарни извор енергије за живе ћелије било да се уноси (као код животиња) или синтетизовани (као код биљака) - је молекул са шест угљеника који укључује хексагонал прстен. Један од шест угљеника лежи изнад прстена и везан је за -ОХ, или хидроксилну групу; два угљеника у самом прстену су такође везана за хидроксилну групу. Ове три -ОХ групе могу лако да реагују са другим молекулима да би створиле водоничне везе.

Постоје и други полимери глукозе, али у целулози, коју стварају разне биљке, појединачни мономери глукозе су најдужи или истегнути. Такође, појединачни ланци целулозе паралелно се нижу један поред другог, што подстиче водоничне везе између суседних ланаца и јача целу структуру целулозе. Код памучне врсте целулозе, ланци су толико чврсто повезани и поравнати да их је тешко растворити конвенционалним неагресивним методама, попут пуког влажења.

У раним данима филмских филмова, почетком 20. века, филм који је пролазио кроз пројекторе састојао се од нитроцелулозе, која је носила трговачко име Целлулоид. Као и многа једињења богата азотом, нитроцелулоза је врло запаљива и заправо се може спонтано запалити под правим условима. Због топлоте коју генеришу пројектори и очигледне потребе да филм остане сув, ово је припремило сцену, да тако кажем, за ватрене незгоде у тачно најмање погодним временима.

Давне 1865. године француски хемичар Паул Сцхутзенбергер открио је да ако меша дрвну кашу, богату целулозом, са једињењем званим сирћетна киселина анхидрид, ова последња супстанца је успела да се провуче између целулозних ланаца везаних водоником и веже се за многе доступне хидроксилне групе тамо. У почетку ова новооткривена супстанца, целулозни ацетат, није била употребљена. Али 15 година касније, швајцарска браћа Цамилле и Хенри Дреифус открили су тај ацетат целулозе могу се растворити у јаком растварачу ацетону и затим поново формирати у низ различитих једињења. На пример, када се састави у танке чврсте листове, може се користити као филм.

Подсетимо да молекули глукозе укључују три хидроксилне групе, од којих је једна везана за угљеник споља на хексагоналне прстенове, а две друге излазе из самог прстена. Атом водоника хидроксилне групе, који је везан за кисеоник који је са друге стране такође везан за угљеник бочне стране, могу се лако заменити одређеним молекулима који затим заузимају то место водоника у матичној глукози конструисати. Један од ових молекула је ацетат.

Ацетат, облик сирћетне киселине који је изгубио кисели водоник, је једињење са два угљеника, често записано ЦХ₃гугутање^-. То подразумева да ацетат има метил (ЦХ₃-) група на једном крају и карбоксилна група на другом крају. Карбоксилна група има двоструку везу са једним кисеоником, а једноструку са другим. С обзиром да кисеоник може да формира две везе и носи негативни набој када има само једну везу, то је управо то кисеоник којим се ацетат веже за молекул глукозе на месту где је претходно седела хидроксилна група нетакнут.

Целулозни ацетат, како се термин често користи, заправо се односи на целулозни диацетат, у коме су две од три доступне хидроксилне групе у сваком мономеру глукозе замењене ацетатом. Ако се стави на располагање довољно ацетата, преостале хидроксилне групе такође почињу да се замењују ацетатним групама, формирајући целулозни триацетат.

Сирћетна киселина је, иначе, активни састојак сирћета. Поред тога, дериват сирћетне киселине назван ацетил коензим А или ацетил ЦоА је кључни молекул у циклусу трикарбоксилне киселине (ТЦА) у аеробном ћелијском дисању.

Као што је напоменуто, целулозни ацетат је у великој мери замењен обликом полиестера при стварању филма, али обоје су у великој мери прошли сада када су дигитална фотографија и филмографија брзо постали стандард времена. Целулозни ацетат је такође главна компонента филтера за цигарете.

Када су се авиони појавили на сцени почетком 1900-их, хемичари су убрзо установили да целулозни ацетат може бити слојевит у материјал који се користи за формирање тела и крила авиона и тиме их чини чвршћим без додавања пуно додатног тежина.

Ацетатне тканине, како их зову, има свуда у свету одеће. Памучне кошуље су један од популарних производа који укључују ацетатни материјал. (Када на етикети одеће видите „ацетат“, оно што се заправо наводи је целулозни ацетат.) Али у најранијим применама целулозног ацетата у индустрија одеће, заправо је коришћена заједно са свилом, скупљом посластицом, него као основа за масовну, јефтину одећа. Овде је коришћен да помогне у одржавању замршених образаца који се често виђају у свиленим материјалима.

Четрдесетих година прошлог века, када је било могуће направити провидне облике материјала, целулозни ацетат је пронашао свој дом америчко Министарство одбране које га је користило за израду прозора авиона и делова гаса који покривају очи маске. Данас се користи у разним пластикама и остаје уобичајена алтернатива стакленим прозорима, мада га је у том погледу у великој мери заменио акрил.

Производи целулозног ацетата су по дефиницији направљени да се одупру разградњи свих врста, а нарочито хемијској разградњи. То значи да када размишљате о листи „биоразградивих“ производа, требало би да седи све што је направљено са целулозним ацетатом на дну ваше менталне листе, јер ови производи опстају у окружењу дуго времена у којем постају легло. (Узмите у обзир број опушака које сте вероватно видели последњи пут када сте шетали типичним коловозом. На несрећу, ово нису довољно велике величине флаша и лименки, да би их посаде посматрача могле уочити и покупити, али су довољно свеприсутне да би се могле представити као колективна бол око очију.)

Када производи од целулозног ацетата седе довољно дуго на сунцу, светлосна енергија која их удари може почети да раствара целулозни ацетат. То омогућава молекулима у окружењу, углавном естеразама, да озбиљно нападају везе у целулозном ацетату. Ова комбинација „напад“ позната је под називом фотохемодеградација.