CARBOXYMETHYLCELLULOSE: מאפיינים, מבנה, סינתזה, שימושים - כִּימִיָה - 2025

תאית carboxymethyl היא תרכובת נגזרת תאי, פולימר של גלוקוז. הוא מקבל גם את שמות התאית או המסטיק קרמלוזה. זה יכול להיות בצורה של מלח נתרן.

Carboxymethylcellulose הוא היגרוסקופי ומסיס במים, בניגוד לתאית, שאינה מסיסה במים. כמה קבוצות -CH ₂ OH ממולקולות הגלוקוז המרכיבות תאית מוחלפות על ידי קבוצות -CH ₂ OCH ₂ COOH. החלפה זו מעניקה תכונות יוניות למבנה שלה.

מקור: מאת LHcheM, מ- Wikimedia Commons

אבל מהי תאית? זהו ביו-פולימר המורכב אך ורק ממולקולות ß-גלוקוז, המקושרות באמצעות קשרים β-1,4-o-glucosidic. יש תאית הנוסחה (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n עם ערך מינימלי של 2000 עבור n. הפולימר יכול להיות בעל מבנה ליניארי או סיבי, והוא המרכיב העיקרי של דופן התא הצמח.

המבנה הקומפקטי שלו בלתי חדיר על ידי מים ולכן אינו מסיס בו. למרות שהם מורכבים מגלוקוזה, תא בעלי חיים אינם יכולים לשמש תאית מכיוון שהם חסרים את האנזים התאית כדי לשבור את הקשרים ß1,4-גלוקוזידים.

קבוצת הקרבוקסימתיל המחוברת לתא מעניקה לקרבוקסימתיל צלולוזה משטח טעון שלילי. מטענים אלה מאפשרים את השימוש בו בטכניקת הכרומטוגרפיה של חילופי יונים, ומתפקדים כמחלף קטיונים המשמש לטיהור חלבונים.

בשל תכונה הידרופילית, קרבוקסימתיל-סלולוזה משמשת לטיפול בעיניים יבשות. כמו כן, בשל רכוש זה נעשה בו שימוש בייצור חיתולים ומוצרים סניטריים מסוג זה. יישומים אלה משמשים דוגמא לרשימת השימושים העצומה ו / או היישומים שיש למתחם זה.

מאפיינים פיזיקליים וכימיים

נוּסחָה

RnOCH ₂ -COOH

מראה חיצוני

אבקה לבנה. תאית קרבוקסימתיל תאית: חלקיקים סיבים לבנים או חלביים.

להריח וטעם

חסר ריח וחסר טעם.

מסיסות במים

זה מסיס (20 מ"ג / מ"ל).

מסיסות בממסים אורגניים

זה בלתי מסיס במתנול, אתנול, דיאתיל אתר, אצטון, כלורופורם, וגם בבנזין.

נקודת הפירוק

274 מעלות צלזיוס.

צְפִיפוּת

0.7 - 0.9 גרם / ס"מ ³ .

חוּמצִיוּת

זה דומה לחומצה אצטית וקבועה המנתק שלה הוא 5 x 10 ^-5 .

מִבְנֶה

מקור: מאת אלרונד, מ- Wikimedia Commons

התמונה העליונה מציגה מבנה של יחידת מונומר קרבוקסימתיל-סלולוזה. שים לב כי H של קבוצות ההידרוקסיל מוחלף על ידי קבוצות CH ₂ COOH; למעט קבוצת OH ב- C-3. כלומר, על פי התמונה, הפולימר אינו מוחלף לחלוטין.

קבוצות CH ₂ COOH יכולות לבצע פרוטונוטציה ולהקיף את עצמן על ידי משיכה אלקטרוסטטית של Na ⁺ קטיונים : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . בזכותם הקרבוקסימתיל-סלולוזה מסיסה מאוד במים, מכיוון שהיא מסוגלת ליצור עימם קשרים מימן (CH ₂ COOH-OH ₂ ). זהו הגורם העיקרי לאופיו ההידרופילי וההיגרוסקופי הבולט.

כמו כן, קבוצות אלה נפוחות בהרבה מההידרוקסילים, כך שהתכונות הפיזיקו-כימיות של הפולימר משתנות ביחס לתאית המקורית. גודלו הגדול מונע היווצרות של קשרי מימן פנימיים, כלומר בין השרשראות המונומריות, ומשאירים את הטבעות חשופות לחלוטין לאינטראקציות עם מים.

לפיכך, ככל שמידת ההחלפה של OH מוגברת על ידי CH ₂ COOH, כך גדל האופי ההידרופילי של התאית המתקבלת. מבחינה מיקרוסקופית ההבדל הזה אולי לא ברור ביותר; אך במאזניים מקרוסקופיים, זה יהיה זהות להיות מסוגל להמיס גוש עץ במיכל מים אם תחליפים כאלה יתרחשו במקום.

סִינתֶזָה

כדי להשיג קרבוקסימתיל צלולוזה, מסיבי תאית, מבצעים את הליך Druvacell:

א) סיבי התאית מטופלים באיזופרופאנול ובאלקלים על מנת לגרום לנפיחותם ולינון של קבוצות ההידרוקסיל.

ב) סיבי התאית מהטיפול הקודם הם בסיסיים יותר על ידי טיפול ב- NaOH, בהתאם לתגובה הבאה:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

ג) סיבי תאית המחוברים ל- NaOH מגיבים עם נתרן כלורואצטט ובכך מייצרים נתרן קרבוקסימתיל-סלולוזה:

RceOH ∙ NaOH + ClCH ₂ COO ^- Na => RceOCH ₂ COO ^- Na ⁺ + NaCl + H ₂ O

הכריכה של COO ^- קבוצה כדי תאית טופס מהווה carboxymethiclulose זה מסיס במים ועוד תגובתי.

לשם מה (שימושים)

לקרבוקסימתיל-סלולוזה יש שימושים ויישומים רבים בגלל ההידרופיליות שלה ויכולתה לשלב עם תרכובות רבות. בין השימושים שלה הם הבאים.

אוכלים

זה משמש מעבה ומייצב לאוכל. בנוסף, הוא משמש כסיב תזונתי ומחליב. הוא משמש בטלטול גלידות, קרמים וקרמים, כמו גם עזרה ביצירת ג'לי ג'לטין ופודינג.

- משמש כחומר מתלה במיצי פרי וכקולואיד מגן במיונז. הוא משמש גם לכיסוי שטח הפירות.

מכיוון שקרבוקסימתיל צלולוזה אינה עוברת חילוף חומרים על ידי הגוף, היא יכולה לשמש אנשים על דיאטה דלת קלוריות.

תרופה

תמיסות קרבוקסימתיל צלולוזה יוצרים ג'לים המשמשים בניתוחים לב, בית חזה וקרנית.

-בניתוחי החזה, הריאות מהודקות ומכוסות בתמיסת קרבוקסימתיל-תאית. זאת בכדי להימנע מדליפות האוויר הכלולות בכתמים וכניסת נוזלים לריאות.

בענף האורטופדיה משתמשים בקרבוקסימתיל-סלולוזה בשימון המפרקים, בעיקר בפרקי כף היד, בברכיים ובירכיים. תמיסת הפולימר מוזרקת למפרקים למניעת שחיקה, דלקת והרס אפשרי של הסחוס.

הוא משמש לטיפול ביובש וגירוי בעיניים. הוא משמש גם כחומר מגן למניעת נזק לגלגל העין, כמו שיכול להתרחש במיקום עדשות מגע.

-Carboxymethylcellulose משמש גם לטיפול בעצירות, מקדם את היווצרות הצואה עם העקביות המתאימה. הוא משמש כחומר משלשל.

שילוב של קרבוקסימתיל צלולוזה-הפרין שימש למניעת הידבקות במהלך ניתוחים.

תעשיית הבנייה

- משמש כחומר מייצב והידרופילי ברוב תכשירי הבטון וחומרי הבנייה. זה משפר את פיזור החול במלט, בנוסף הוא מגביר את פעולת ההדבקה של המלט.

-משמש גם כחלק מהדבקים לניירות ריפוד.

בחומרי ניקוי

ענף התעשייה שאולי הצריכה הגבוהה ביותר של קרבוקסימתיל צלולוזה הוא בייצור סבונים וחומרי ניקוי. זה משמש כחומר מעכב המונע שומנים, שמוסרים מעל פני הבדים על ידי חומרי ניקוי, לחבור אליהם מחדש.

דבקים

-משמשים בהכנת דבקים לנייר, מכיוון שהוא אינו מכתים אותו, הוא אינו מפליט ריח והוא נשלף. זה הופך אותו לאידיאלי לשימוש בתיקון ספרים או חומרים אחרים.

זה נבדק גם בתערובות עם עמילן ופנול פורמלדהיד לצורך פיתוח הדבקים המאפשרים איחוד של יריעות עץ.

תעשיית היין

הוא משמש למניעת משקעים של מלחי האבנית הקיימים ביין.

תעשיית הנייר

הציפוי בתכשירים קרבוקסימתיל-תאית של נייר שעווה וקרטון מקטין את צריכת השעווה. זה גם מקטין את צריכת הדיו, וכתוצאה מכך משטחים מבריקים יותר. בנוסף, פני השטח של הנייר הם בעלי חלקות רבה יותר ועמידות גבוהה יותר לשומנים.

Carboxymethylcellulose משפר את הקשר בין סיבי הנייר ומשפר את צבעם. הוא משמש גם כמפזר עזר בהשחלת הסיבים של עיסת התאית, תוך הימנעות מהפלוקציה שלהם.

חַקלָאוּת

Carboxymethylcellulose משמש כחומר פיזור לחומרי הדברה. כמו כן, הוא משמש כדבק לקישור הדברה על פני עלי העלים הצמחיים. במקרים מסוימים הוא משמש ככלי עזר להשפלת כמה דשנים מזהמים מאוד.

קוסמטיקה

הוא משמש מעבה, מייצב וסרט לשעבר בקרמים, קרמים, שמפו ומוצרי טיפוח לשיער. בנוסף, הוא משמש להכנת ג'לים לשימוש בניקוי שיניים.

צבעים

הוא משמש בייצור צבעים ולכות על בסיס שמן, משמש כחומר מעבה ומפזר לפיגמנטים בנוזלים.

פלסטיקה

הוא משמש להגברת הצמיגות של לטקס.

קֵרָמִיקָה

הוא משמש לחיבור לחתיכות חרסינה שכן פתרונות קרבוקסימתיל-סלולוזה מקורם בעת אפיית אפר מועט.

תעשיית הטקסטיל

-משמש בצורתו הגולמית כדי למנוע עיוות של הבדים. קרבוקסימתיל צלולוזה, בשילוב עם עמילן, משמשת במכבסות. משתמשים בו גם בגימור בדים. במהלך הייצור שלהם, הבדים ספוגים בקרבוקסימתיל צלולוזה ואז מטפלים בחומצה ובחום.

-משמש בהדפסת בדים ומשתפים פעולה כחומר עיבוי לצבעי טקסטיל ולכות.

תעשיית התרופות

-קארבוקסימתיל צלולוזה משמשת לציפוי טבליות תרופות. הפולימר אינו מסיס בתנאי קיבה חומציים, אך מסיס במעי הדק, בו נספגים חומרים טיפוליים.

זה משמש גם לשעבר ג'ל, נשאי סמים בצורה של משחות. יתר על כן, הוא משמש כחומר מייצב בהשעיות ובתחליבים. הוא משמש כמדבקה ביולוגית בטבליות הנקשרות לריר בגוף.

הפניות

1. סידלי כימיקל. (2018). מאפיינים של תאית קרבוקסימתיל תאית. התאושש מ: celluloseether.com
2. ויקיפדיה. (2018). קרבוקסימתיל-תאי. התאושש מ: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 באוקטובר, 2006). היישומים השונים של carboxymethylcellulose. התאושש מ: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (sf). אופטימיזציה של תהליך הקרבוקסימתילציה של תאית מקנה סוכר. . התאושש מ: aaiq.org.ar
5. שילוב קרבוקסימתיללולוזה-הפרין למניעת הידבקויות כירורגיות. (2017) כתב העת למחקר כירורגי 213: 222-233.