Xenlulozo – Khái niệm, đặc tính lý hóa và ứng dụng

Xenlulozo hay Xenlulo, là hợp chất hữu cơ màu trắng, dạng sợi, không mùi, tồn tại ở dạng chất rắn, được phát hiện năm 1838 bởi nhà hóa học Anselme Payen. Hợp chất này có nhiều trên trái đất, hiện đang được ứng dụng phổ biến trong sản xuất công nghiệp và cuộc sống. Tại nội dung bài viết sau đây LabVIETCHEM sẽ chia sẻ thông tin chi tiết về Xenlulozo đến các bạn. 

1. Xenlulozo là gì?

Xenlulozo hay Xenlulo, là hợp chất hữu cơ màu trắng, dạng sợi, không mùi, tồn tại ở dạng chất rắn, được phát hiện năm 1838 bởi nhà hóa học Anselme Payen. Xenlulozơ là một loại polisacarit trong lĩnh vực hóa học. Chúng đóng vai trò là một thành phần chính trong việc tạo ra màng tế bào của thực vật. Hợp chất này được hình thành thông qua các liên kết β(1→4)-glycosid giữa các đơn vị D-glucose. Cấu trúc này tạo ra một chuỗi polymer thẳng cho xenlulozơ. 

Hình 1: Cấu tạo Xenlulozo hay Xenlulo

Các nhóm hydroxyl (OH-) trên các phân tử glucose tạo ra liên kết hydrogen với các nguyên tử oxy. Tạo ra sự cố định giữa các chuỗi và cung cấp độ bền kéo cao cho sợi xenlulozơ. Trong cấu trúc tế bào của thực vật, nhiều chuỗi xenlulozơ có thể liên kết với nhau để tạo thành các sợi xenlulozơ. Đóng vai trò quan trọng trong cấu trúc và tính chất vật lý của tế bào thực vật.

Công thức của xenlulozơ là [(C6H10O5)]n hoặc [C6H7O2(OH)3]n, trong đó "n" biểu thị cho số lượng lặp lại của đơn vị cấu trúc. Xenlulozơ là một polime có phân tử khối rất lớn. Được hình thành từ các đơn vị xích β-glycosid, có cấu trúc không phân nhánh và không xoắn.

2. Đặc tính Lý – Hóa nổi bật của Xenlulozo

Xenlulozo là hợp chất có nhiều trên trái đất được phát hiện năm 1838 bởi nhà hóa học Anselme Payen. Hợp chất này sở hữu các đặc tính Lý – Hóa nổi bật sau đây:

2.1. Tính chất vật lý của Xenlulozo

Xenlulozơ là một loại chất rắn kết tinh có dạng sợi màu trắng, không mùi, không vị. Có độ bền cao nhờ vào sự liên kết chặt chẽ giữa các chuỗi xenlulozơ trong các sợi nhỏ. Đặc tính này tạo ra một cấu trúc rắn và vững chắc.

Xenlulozơ không tan trong nước, nhưng lại hòa tan tốt trong dung môi hữu cơ và nước Svayde. Khối lượng phân tử của xenlulozơ là 162,156 g/mol, mật độ là 1,5 g/cm3. Điểm nóng chảy của xenlulozơ được xác định là 260 độ C.

Hình 2: Xenlulozo là hợp chất có nhiều trên trái đất

2.2. Tính chất hóa học của Xenlulozo 

Tham gia phản ứng thủy phân: Đun nóng xenlulozo trong dung dịch axit vô cơ 70% sẽ thu được sản phẩm glucozo. Phản ứng thủy phân xenlulozo này thường xảy ra trong dạ dày của động vật nhai lại như: Bò, trâu,…

(C6H10O5)n + nH2O → nC6H12O6 

Phản ứng este hóa: Xenlulozơ tác dụng với axit HNO3 trong điều kiện nhiệt độ và có axit H2SO4 đặc sẽ tạo ra xenlulozơ trinitrat – Một chất có màu vàng, dễ cháy, không tạo ra khói hoặc tàn khi cháy.

[C6H7O2(OH)3]n + 3nHNO3 → [C6H7O2(ONO2)3]n + 3nH2O

Phản ứng với anhidrit axetic: Xenlulozơ tác dụng với anhidrit axetic và tạo ra sản phẩm là xenlulozơ triaxetat.

Phản ứng oxi hóa: Xenlulozơ có thể tác dụng với oxi, tạo ra khí cacbonic và nước.

6nO2 + [C6H7O2(OH)3]n → 5nH2O + 6nCO2

3. Công thức điều chế Xenlulozo

Trong tự nhiên, xenlulozo là thành phần chính tạo thành lớp màng tế bào của thực vật. Hợp chất này được tổng hợp từ các nguồn nguyên liệu tự nhiên như: rơm, rạ, bông, bã mía, và các vật liệu tương tự.

Hình 3: Công thức điều chế Xenlulozo

Trong công nghiệp, xenlulozo được sản xuất thông qua quá trình nấu nguyên liệu thực vật trong dung dịch kiềm hoặc dung dịch sulfit. Kết quả thu được được gọi là bột giấy sulfit, sau đó được tẩy trắng để loại bỏ lignin còn sót lại.

Xenlulozo cũng có thể được điều chế thông qua quá trình phân hủy bột gỗ công nghiệp trong lò nung đã thêm axit HCl ở nồng độ 1-10%. Quá trình nung diễn ra ở nhiệt độ 100°C trong khoảng thời gian từ 0.5 đến 2 giờ. Sau khi phản ứng hoàn tất, sản phẩm được làm nguội và điều chỉnh trung tính bằng dung dịch xút lỏng, sau đó tiếp tục làm khô ở 100°C. Cuối cùng, sản phẩm được mang đi nghiền nát.

4. Ứng dụng của Xenlulozo trong đời sống và sản xuất

Xenlulozo được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống, cụ thể: 

Hình 4: Xenlulozo được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực sản xuất và đời sống

• Sản xuất giấy: Dùng làm nguyên liệu chính cho giấy in, giấy gói hàng, giấy vệ sinh và nhiều sản phẩm giấy khác.
• Sản xuất vải sợi: Sử dụng để tạo ra sợi tổng hợp như sợi lyocell và sợi viscose, thường được dùng trong ngành dệt may và sản xuất vải không dệt.
• Bao bì thực phẩm: Sản xuất túi giấy, khay, hộp carton và các vật liệu bao bì khác, thân thiện với môi trường và có khả năng phân hủy sinh học.
• Dược phẩm và thực phẩm: Dùng làm chất bảo quản trong phomat và tạo độ nhớt cho bột thuốc, viên nang và thực phẩm chế biến.
• Xây dựng: Cải thiện đặc tính cơ học của vật liệu xi măng và tăng khả năng kết dính và độ bền cho vữa hoặc sơn.
• Sức khỏe: Bổ sung chất xơ qua các loại thực phẩm và giúp làm giảm tỷ lệ natri và kali trong máu, hỗ trợ giảm huyết áp.

LabVIETCHEM vừa chia sẻ thông tin liên quan đến hợp chất Xenlulozo đến các bạn thông qua nội dung bài viết. Xenlulozo đóng vai trò quan trọng trong đời sống cũng như công nghiệp sản xuất. Hy vọng bài viết mà LabVIETCHEM chia sẻ đã mang đến các thông tin hữu ích đến các bạn.