Kodėl celiuliozė vadinama polimeru?

Celiuliozė, dažnai vadinama gausiausiu organiniu junginiu Žemėje, yra patraukli ir sudėtinga molekulė, turinti didelį poveikį įvairiems gyvenimo aspektams, pradedant augalų struktūra ir baigiant popieriaus ir tekstilės gamyba.

Kad suprastum kodėlceliuliozėyra priskiriamas polimerų kategorijai, todėl būtina įsigilinti į jo molekulinę sudėtį, struktūrines savybes ir elgesį, kurį jis rodo tiek makroskopiniu, tiek mikroskopiniu lygiu. Išsamiai išnagrinėję šiuos aspektus, galime išsiaiškinti celiuliozės polimerinę prigimtį.

Polimerų chemijos pagrindai:
Polimerų mokslas yra chemijos šaka, tirianti makromolekules, kurios yra didelės molekulės, sudarytos iš pasikartojančių struktūrinių vienetų, žinomų kaip monomerai. Polimerizacijos procesas apima šių monomerų sujungimą kovalentiniais ryšiais, suformuojant ilgas grandines arba tinklus.

Celiuliozės molekulinė struktūra:
Celiuliozė daugiausia sudaryta iš anglies, vandenilio ir deguonies atomų, išsidėsčiusių linijine grandinės struktūra. Jo pagrindinė statybinė medžiaga, gliukozės molekulė, yra monomerinis celiuliozės polimerizacijos vienetas. Kiekvienas gliukozės vienetas celiuliozės grandinėje yra prijungtas prie kito per β (1 → 4) glikozidines jungtis, kur gretimų gliukozės vienetų anglies-1 ir anglies-4 hidroksilo (-OH) grupėse vyksta kondensacijos reakcijos, kad susidarytų ryšys.

Polimerinė celiuliozės prigimtis:

Pasikartojantys vienetai: β(1→4) glikozidiniai ryšiai celiuliozėje lemia gliukozės vienetų pasikartojimą polimero grandinėje. Šis struktūrinių vienetų kartojimas yra pagrindinė polimerų savybė.
Didelė molekulinė masė: celiuliozės molekulės susideda iš tūkstančių iki milijonų gliukozės vienetų, todėl susidaro didelė molekulinė masė, būdinga polimerinėms medžiagoms.
Ilgos grandinės struktūra: linijinis gliukozės vienetų išsidėstymas celiuliozės grandinėse sudaro išplėstas molekulines grandines, panašias į būdingas grandines panašias struktūras, pastebėtas polimeruose.
Tarpmolekulinė sąveika: celiuliozės molekulės turi tarpmolekulinį vandenilio ryšį tarp gretimų grandinių, palengvindamos mikrofibrilių ir makroskopinių struktūrų, pvz., celiuliozės pluoštų, susidarymą.
Mechaninės savybės: celiuliozės mechaninis stiprumas ir standumas, būtini augalų ląstelių sienelių struktūriniam vientisumui, yra priskiriami jos polimeriniam pobūdžiui. Šios savybės primena kitas polimerines medžiagas.
Biologinis skaidumas: Nepaisant savo tvirtumo, celiuliozė yra biologiškai skaidoma, ją fermentiškai skaido celiulazės, kurios hidrolizuoja glikozidinius ryšius tarp gliukozės vienetų, galiausiai suskaidydami polimerą į jo sudedamuosius monomerus.

Taikymas ir svarba:
Polimero prigimtisceliuliozėremiasi įvairiais pritaikymais įvairiose pramonės šakose, įskaitant popierių ir celiuliozę, tekstilę, farmaciją ir atsinaujinančią energiją. Medžiagos iš celiuliozės vertinamos dėl jų gausos, biologinio skaidumo, atsinaujinimo ir universalumo, todėl jos yra būtinos šiuolaikinėje visuomenėje.

celiuliozė laikoma polimeru dėl savo molekulinės struktūros, kurią sudaro pasikartojantys gliukozės vienetai, sujungti β(1→4) glikozidinėmis jungtimis, todėl susidaro ilgos grandinės, turinčios didelę molekulinę masę. Jo polimerinė prigimtis pasireiškia įvairiomis savybėmis, įskaitant išplėstų molekulinių grandinių susidarymą, tarpmolekulinę sąveiką, mechanines savybes ir biologinį skaidomumą. Suprasti celiuliozę kaip polimerą yra labai svarbu, norint išnaudoti daugybę jos pritaikymų ir panaudoti jos potencialą tvariose technologijose ir medžiagose.