Извор странице Целулоза

{{Chembox
| Verifiedfields = correct
| Watchedfields  = correct
| verifiedrevid  = 457117700
| Name           = 
| Reference      =<ref>{{Cite journal|first1 = Yoshiharu|last1 = Nishiyama|first2 = Paul|last2 = Langan|first3 = Henri|last3 = Chanzy|title = Crystal Structure and Hydrogen-Bonding System in Cellulose Iβ from Synchrotron X-ray and Neutron Fiber Diffraction|journal = J. Am. Chem. Soc.|year = 2002|volume = 124|issue = 31|pages = 9074–82|doi = 10.1021/ja0257319|pmid = 12149011}}</ref>
| ImageFile      = Cellulose Sessel.svg
| ImageSize      = 260px
| ImageName      = Cellulose, a linear polymer of D-glucose units (two are shown) linked by β(1→4)-glycosidic bonds.
| ImageFile1     = Cellulose-Ibeta-from-xtal-2002-3D-balls.png
| ImageSize1     = 260px
| ImageName1     = Three-dimensional structure of cellulose
| IUPACName      = 
| OtherNames     = 
| SystematicName = 
| Section1       = {{Chembox Identifiers
 | CASNo = 9004-34-6
 | ChEMBL_Ref = {{ebicite|changed|EBI}}
 | ChEMBL = 2109009
 | CASNo_Ref = {{cascite|correct|CAS}}
 | EC_number = 232-674-9
 | UNII_Ref = {{fdacite|correct|FDA}}
 | UNII = SMD1X3XO9M
 | PubChem = 14055602
 | RTECS =
 | ChemSpiderID_Ref = {{chemspidercite|changed|chemspider}}
 | ChemSpiderID = н/а
 }}
| Section2       = {{Chembox Properties
 | Formula = ({{chem|C|6|H|10|O|5|)|''n''}}
 | MolarMass = 162,1406 -{g/mol}- по глукозној јединици
 | Appearance = бели прах
 | Density = 1,5 -{g/cm}-<sup>3</sup>
 | Solubility = н/а
 | MeltingPtF = 500-518
 | MeltingPt_notes = разлаже се<ref name="PGCH"/>
 }}
| Section3       = 
| Section4       = {{Chembox Thermochemistry
 | DeltaHf = −963.000 -{kJ/mol}-
 | DeltaHc = −2828.000 -{kJ/mol}-
 }}
| Section5       = 
| Section6       = 
| Section7       = {{Chembox Hazards
 | NFPA-H = 1
 | NFPA-F = 1
 | NFPA-R = 0
 | ExternalSDS =
 | AutoignitionPt = 
 | PEL = -{TWA 15 mg/m}-<sup>3</sup> (укупно) -{TWA 5 mg/m}-<sup>3</sup> (респ)<ref name="PGCH">{{PGCH|0110}}</ref>
 | REL = -{TWA 10 mg/m}-<sup>3</sup> (укупно) -{TWA 5 mg/m}-<sup>3</sup> (респ)<ref name="PGCH"/>
 | IDLH = N.D.<ref name="PGCH"/>
 }}
| Section8       = {{Chembox Related
 | OtherCompounds = [[Скроб]]
 }}
}}

'''Целулоза''' је природни макромолекул који настаје [[фотосинтеза|фотосинтезом]].<ref name="Lehninger">{{Lehninger4th}}</ref> Целулоза ({{јез-лат|cellula}}: мала ћелија) је у природи најраспрострањеније [[Органска хемија|угљениково једињење]] на [[Земља|Земљи]]. То је [[Угљени хидрат]] ([[полисахарид]]) с великом [[Релативна молекулска маса|релативном молекуларном масом]]. Састоји се од [[Anhidrid kiseline|анхидрид]]а [[глукоза|глукозе]] [[емпиријска формула|емпиријске формуле]] (-{C}-<sub>6</sub>-{H}-<sub>10</sub>-{O}-<sub>5</sub>)<sub>-{n}-</sub>. Целулоза припада групи [[полисахариди|полисахарида]] који представљају до 80% суве материје биљног света, а међу којима је целулоза најзначајнија. Потпуном [[хидролиза|хидролизом]] целулозе добија се -{D}- – глукоза. Основу целулозе чине у ствари, два [[Anhidrid kiseline|анхидрид]]а -{D}- – глукозе, који су везани глукозидном везом и чине молекул целобиозе. Испитивањем се дошло до закључка да је целулоза [[полисахариди|полисахарид]] изграђен од великог броја молекула -{D}- – глукозе, повезаних глукозидном везом. 
[[Датотека:Целулоза.JPG|лево|мини|250px|целулоза полисахарид изграђен од великог броја молекула -{D}-–глукозе, повезаних глукозидном везом.]]
[[Датотека:Cotton.JPG|лево|мини|250px|Удео целулозе у [[памук]]у је до 98%. Памучна влакна представљају најчистији облик целулозе у природи.]]
[[Датотека:Cellulose strand.svg|лево|мини|250px|Целулозно влакно које приказује [[водонична веза|водоничне везе]] (испрекидане линије) унутар и између молекула целулозе.]]

Већином се налази у облику [[Дијететска влакна|влакана]], која су врло чврста, нерастворна у води, слабим [[киселина]]ма и [[Базе (хемија)|лужинама]], те у органским [[растварач|растварачима]].<ref name="Crawford">{{cite book
 | author=Crawford, R.L.
 | title=Lignin biodegradation and transformation
 | url=https://archive.org/details/ligninbiodegrada0000craw
 | publisher=John Wiley and Sons
 | location = New York
 | year=1981
 | isbn=978-0-471-05743-7
}}</ref><ref name="Updegraff_1969">{{cite journal
 | author=Updegraff D.M.
 | title=Semimicro determination of cellulose in biological materials
 | journal=Analytical Biochemistry
 | year=1969|volume=32|pages=420–424
 | doi=10.1016/S0003-2697(69)80009-6
 | pmid=5361396
 | issue=3
}}</ref><ref>{{cite book|last=Romeo|first=Tony|title=Bacterial biofilms|url=https://archive.org/details/bacterialbiofilm00rome|year=2008|publisher=Springer|location=Berlin|isbn=978-3-540-75418-3|pages=[https://archive.org/details/bacterialbiofilm00rome/page/n264 258]–263}}</ref> Целулоза настаје у природи [[Фотосинтеза|фотосинтезом]] и чини готово половину материје од које су грађене [[ћелијски зид]]ови у [[дрво|дрвећу]] и једногодишњим биљкама. За производњу папира употребљава се такозвана техничка целулоза, која осим чисте целулозе садржи мањи или већи удео [[хемицелулоза|хемицелулозе]] и [[лигнин]]а, те незнатне количине [[Смола|смоле]], [[Восак|воскова]] и [[Dijetetski mineral|минералних материја]].<ref>"Tehnička enciklopedija" ('''Papir'''), glavni urednik Hrvoje Požar, Grafički zavod Hrvatske, 1987.</ref>

Целулоза је најзаступљенији [[biopolymer|органски полимер]] на Земљи.<ref name="Klemm">{{cite journal|last=Klemm|first=Dieter|author2=Heublein, Brigitte |author3=Fink, Hans-Peter |author4= Bohn, Andreas |title=Cellulose: Fascinating Biopolymer and Sustainable Raw Material|journal=Angew. Chem. Int. Ed.|date=2005|volume=44|issue=22|doi=10.1002/anie.200460587 |pmid=15861454 |pages=3358–93}}</ref> Удео целулозе у [[памук]]у је до 98%, у [[дрво|дрву]] 40 до 50%, у [[слама|слами]] око 30%.<ref>Cellulose. (2008). In ''[[Encyclopædia Britannica]]''. Retrieved January 11, 2008, from Encyclopædia Britannica Online.</ref><ref>[http://www.ipst.gatech.edu/faculty/ragauskas_art/technical_reviews/Chemical%20Overview%20of%20Wood.pdf Chemical Composition of Wood] {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20181013004234/http://www.ipst.gatech.edu/faculty/ragauskas_art/technical_reviews/Chemical%20Overview%20of%20Wood.pdf |date=2018-10-13 }}. ipst.gatech.edu.</ref><ref>Piotrowski, Stephan and Carus, Michael (May 2011) [http://www.biocore-europe.org/file/BIOCORE%20Multi-criteria%20evaluation%20of%20niche%20crops.pdf Multi-criteria evaluation of lignocellulosic niche crops for use in biorefinery processes] {{Wayback|url=http://www.biocore-europe.org/file/BIOCORE%20Multi-criteria%20evaluation%20of%20niche%20crops.pdf |date=20210403200802 }}. nova-Institut GmbH, Hürth, Germany.</ref> Целулоза је основни састојак многих данас незаменљивих [[индустрија|индустријских]] [[производ]]а: [[папир]]а, [[картон]]а, [[лепенка|лепенке]], [[Вата|вате]] и целулозних влакана за [[Текстилна индустрија|текстилну индустрију]], а широку примену налазе и њени [[Дериват (хемија)|дериват]]и ([[естар|естери]] и [[Етар (хемија)|етери]]) у производњи [[лак]]ова, [[експлозив]]а, [[лепак]]а, [[Филмска трака|филмских трака]], [[целулоид]]а и другог. Целулоза је [[Полисахариди|полисахарид]] с бруто једначином -{(C<sub>6</sub>H<sub>10</sub>O<sub>5</sub>)<sub>n</sub>}-, при чему је -{''n''}- ступањ [[Полимеризација|полимеризације]], који за [[памук]] приближно износи 7 000, а за [[Јела|јелово дрво]] 2 500. Ланчани [[молекул]]и целулозе грађени су од [[гликозиди|гликозидно]] повезаних молекула [[Глукоза|глукозе]], а обрадом [[киселина]]ма целулоза се [[Хидролиза|хидролитички]] разграђује. Хемијском реакцијом [[Азотна киселина|азотне]] и [[Сумпорна киселина|сумпорне киселине]] с целулозом настаје [[целулозни нитрат]] (познат и под називом нитроцелулоза), а деловањем [[Anhidrid kiseline|анхидрида]] [[Сирћетна киселина|сирћетна киселине]] [[ацетилцелулоза]]. Многе животиње пробављају целулозу помоћу [[ензим]]а целулазе и хемицелулазе. У [[Систем органа за варење|цревима]] [[Сисари|сисара]] целулоза се разграђује деловањем ензима бактеријске цревне флоре и разних [[Праживотиње|праживотиња]]. [[Преживари]] и [[коњи]] пробаве 30 до 75% целулозе, а [[Месождери|месождерне је животиње]] уопште не могу пробавити, као ни [[човек]], јер немају ензиме потребне за њену разградњу. Целулозе има највише у [[Воће|воћу]] и [[Поврће|поврћу]] и врло је важан удео [[Прехрана|прехране]].<ref>'''celuloza''', [http://www.enciklopedija.hr/Natuknica.aspx?ID=11174] "Hrvatska enciklopedija", Leksikografski zavod Miroslav Krleža, www.enciklopedija.hr, 2018.</ref>

== Историја ==

Целулозу је 1838. године открио француски хемичар [[Anselme Payen|Анселm Пајен]], који ју је изоловао из биљне материје и одредио њену хемијску формулу.<ref name="Crawford" /><ref> Payen, A. (1838) "Mémoire sur la composition du tissu propre des plantes et du ligneux" (Memoir on the composition of the tissue of plants and of woody [material]), ''Comptes rendus'', vol. 7, pp. 1052–1056. Payen added appendices to this paper on December 24, 1838 (see: ''Comptes rendus'', vol. 8, p. 169 (1839)) and on February 4, 1839 (see: ''Comptes rendus'', vol. 9, p. 149 (1839)). A committee of the French Academy of Sciences reviewed Payen's findings in : Jean-Baptiste Dumas (1839) "Rapport sur un mémoire de M. Payen, relatif à la composition de la matière ligneuse" (Report on a memoir of Mr. Payen, regarding the composition of woody matter), ''Comptes rendus'', vol. 8, pp. 51–53. In this report, the word "cellulose" is coined and author points out the similarity between the empirical formula of cellulose and that of "dextrine" (starch). The above articles are reprinted in: Brongniart and Guillemin, eds., ''Annales des sciences naturelles'' ..., 2nd series, vol. 11 (Paris, France: Crochard et Cie., 1839), [https://books.google.com/books?id=VDRsFWwgUo4C&pg=PA21&lpg=PA21 pp. 21–31].</ref><ref name="Young">{{cite book | last = Young | first = Raymond | title = Cellulose structure modification and hydrolysis | publisher = Wiley | location = New York | year = 1986 | isbn = 978-0-471-82761-0}}</ref> Компанија -{''Hyatt Manufacturing''}- је користила целулозу за производњу првог успешног [[thermoplastic|термопластичног]] полимера, [[celluloid|целулоида]] 1870. године. Производња [[rayon|рејона]] („вештачке [[silk|свиле]]“) из целулозе започела је 1890-их, а [[целофан]] је изумљен 1912. [[Херман Штаудингер]] је одредио полимерну структуру целулозе 1920. Једињење су први пут хемијски синтетисали (без употребе било којих биолошки изведених [[ензим]]а) Кобајаши и Шода 1992. године.<ref>{{cite journal|last=Kobayashi|first=Shiro|author2=Kashiwa, Keita |author3=Shimada, Junji |author4=Kawasaki, Tatsuya |author5= Shoda, Shin-ichiro |title=Enzymatic polymerization: The first in vitro synthesis of cellulose via nonbiosynthetic path catalyzed by cellulase|journal=Makromolekulare Chemie. Macromolecular Symposia|year=1992|volume=54–55|issue=1|pages=509–518|doi=10.1002/masy.19920540138}}</ref>

[[File:Plant cell wall diagram-en.svg|thumb|250п|Распоред целулозе и других [[polysaccharides|полисахарида]] у биљном [[cell wall|ћелијском зиду]].]]

== Добијање ==
Целулоза се производи [[Изолација|изолацијом]] (издвајањем) из [[Црногорична шума|црногоричнога]] ([[смрека]], [[јела]], [[Борови (род)|бор]]) и [[белогорица|белогоричног дрвета]] ([[Топола (дрво)|топола]], [[Букве (род)|буква]], [[бреза]]) и других [[Влакна|влакнастих]] сировина ([[памук]], [[лан]], [[конопља]], [[јута]], [[слама]]) у облику '''станичевине''', влакнасте материје која може садржати и до 99% целулозе. Обрадом механички уситњене и очишћене сировине [[хемикалија]]ма на повишеној [[температура|температури]] уклањају се лигнин, смола и непожељни природни [[полисахариди]] ([[хемицелулоза]]). Начин и ступањ уклањања примеса одређују удео целулозе у производу, а зависе од његове намене и употребе. Највише се примјењује '''сулфатни поступак''' (добија се сулфатна целулоза у облику дугих и чврстих влакана), у којем се целулозна маса након искувавања (5 сати на 100 до 180 -{[[°C]]}-) с [[Натријум хидроксид|натријум хидроксидом]] и натријум сулфидом одваја од преосталога луга, чисти, пере и по потреби [[бељење|избељује]]. Луг се регенерира [[испаравање]]м, додавањем натријум сулфата ради надокнаде потрошеног [[натријум]]а, спаљивањем и [[каустификација|каустифицирањем]]. Сличан је и '''натронски (содни) поступак''', у којем је активна [[Алкалије|алкалија]] [[натријум хидроксид]], а луг се регенерише [[Натријум карбонат|натријум карбонатом]]. Због мање обојености производа пре бељења, пре се више примењивао '''сулфитни поступак''', у којем се за искувавање сировине употребљавала [[сумпораста киселина]] и [[Kalcijum bisulfit|калцијум хидрогенсулфит]]. У том се поступку луг није регенерисао, а његово је секундарно искориштавање било ограничено. Деломична регенерација луга могућа је употребом [[магнезијум хидрогенсулфит]]а, што је у [[екологија|еколошком]] смислу много повољније.

== Производи ==
Целулоза је основни састојак многих данас незамјењивих индустријских производа: [[папир]]а, марамица (на пример салвете џепне, тоалетне, кухињске, и тако даље), [[картон]]а, лепенке, [[вата|вате]] (најчешће то буде памучна) и целулозних влакана за текстилну индустрију. Широку примену налазе и њени деривати ([[естар|естери]] и [[Етар (хемија)|етри]]) у производњи [[лак]]ова, [[експлозив]]а, [[Лепак|лепака]], филмова, [[целулоид]]а, синтетске вате и тканине и другог.

=== Деловање киселина на целулозу ===
Краткотрајним деловањем [[Сумпорна киселина | сумпорне киселине]] целулоза прелази у набубрену колоидну модификацију амилоида, који се употребљава за производњу пергаментнога папира.

Деловањем (реакцијом) [[Азотна киселина |азотне киселине]] у смеши са сумпорним киселином, прелази у [[Нитроцелулоза | нитроцелулозу]], сировину у производњи бездимнога барута (целулозног нитрата), целулоида, вискозе и [[целофан]] а.

С анхидридом [[Сирћетна киселина|сирћетне киселине]] целулоза прелази у [[ацетат]]е (такозвана [[ацетилцелулоза]]), која се употребљава за производњу [[пластика|пластике]] и вештачких влакана (ацетатне свиле).

== Структура и својства ==
[[File:Салфетка универсальная губчатая (вид сбоку).jpg|thumb|left|Целулоза под микроскопом.]]

Целулоза нема укус, нити мирис, [[hydrophilic|хидрофилна]] је са [[contact angle|контактним углом]] од 20–30 степени,<ref>{{cite book|title=Vacuum deposition onto webs, films, and foils|editor=Bishop, Charles A. |year=2007|isbn=978-0-8155-1535-7|url={{google books|plainurl=y|id=vP9E3z7o6iIC|page=165}}|page=165|publisher=Elsevier Science }}</ref> нерастворљива је у [[water|води]] и већини органских [[растварач]]а, [[Chirality (chemistry)|хирална]] је и [[biodegradation|биоразградива]]. Показало се да се топи на 467&nbsp;°C у пулсним тестовима које су направили Дауенхауер ''et al.'' (2016).<ref name=Dauenhauer>{{cite journal|last1=Dauenhauer|first1=Paul|last2=Krumm|first2=Christoph|last3=Pfaendtner|first3=Jim|title=Millisecond Pulsed Films Unify the Mechanisms of Cellulose Fragmentation|journal=Chemistry of Materials|volume=28|page=0001|year=2016|doi=10.1021/acs.chemmater.6b00580|issue=1|osti=1865816 }}</ref> Она се може хемијски разложити на своје глукозне јединице третирањем концентрованим минералним киселинама на високој температури.<ref>{{cite journal|last1=Wymer|first1=Charles E.|title=Ethanol from lignocellulosic biomass: Technology, economics, and opportunities|url=https://archive.org/details/sim_bioresource-technology_1994_50_1/page/5|journal=Bioresource Technology|date=1994|volume= 50|issue=1|page=5|doi=10.1016/0960-8524(94)90214-3}}</ref>

Целулоза се добија од јединица [[Glucose|<small>D</small>-глукозе]], који се [[condensation reaction|кондензују]] кроз β(1→4)-[[glycosidic bond|гликозидне везе]]. Овај мотив везе је у супротности са мотивом за α(1→4)-гликозидне везе присутне у [[скроб]]у и [[гликоген]]у. Целулоза је полимер равног ланца. За разлику од скроба, не долази до намотавања или гранања и молекул усваја продужену и прилично круту конформацију налик штапићу, уз помоћ екваторијалне конформације остатака глукозе. Вишеструке [[hydroxyl|хидроксилне групе]] на глукози из једног ланца формирају [[hydrogen bond|водоничне везе]] са атомима кисеоника на истом или на суседном ланцу, држећи ланце чврсто заједно један поред другог и формирајући ''микрофибриле'' високе [[tensile strength|затезне чврстоће]]. Ово даје затезну чврстоћу у [[cell wall|ћелијским зидовима]] где су микрофибриле целулозе спојене у полисахаридну ''матрицу''. Висока затезна чврстоћа стабљика биљака и стабала такође произилази из распореда целулозних влакана који су интимно распоређени у [[лигнин]]ском матриксу. Механичка улога целулозних влакана у дрвеној матрици одговорна за њену јаку структурну отпорност, донекле се може упоредити са оном коју имају [[reinforcement bar|арматурне шипке]] у [[бетон]]у, при чему лигнин игра улогу очврсле [[цемент]]не пасте која делује као „лепак“ између целулозних влакна. Механичка својства целулозе у примарном ћелијском зиду биљака су у корелацији са растом и експанзијом биљних ћелија.<ref name=Bidhendi2016>{{cite journal|last1=Bidhendi|first1=Amir J|last2=Geitmann|first2=Anja|title=Relating the mechanical properties of the primary plant cell wall. |url=https://academic.oup.com/jxb/article-pdf/67/2/449/9366354/erv535.pdf |archive-url=https://web.archive.org/web/20180113093611/https://academic.oup.com/jxb/article-pdf/67/2/449/9366354/erv535.pdf |archive-date=2018-01-13 |url-status=live|journal=Journal of Experimental Botany|date=January 2016|volume=67|issue=2|pages=449–461|doi=10.1093/jxb/erv535|pmid=26689854|doi-access=free}}</ref> Технике живог флуоресцентног микроскопа пружају обећавајуће могућности у истраживању улоге целулозе у растућим биљним ћелијама.<ref name=Bidhendi2020>{{cite journal|last1=Bidhendi|first1=AJ|last2=Chebli|first2=Y|last3=Geitmann|first3=A|title= Fluorescence Visualization of Cellulose and Pectin in the Primary Plant Cell Wall|journal=Journal of Microscopy|volume=278 |issue=3 |pages=164–181|date=May 2020|doi=10.1111/jmi.12895|pmid=32270489|s2cid=215619998}}</ref>

Целулоза у додиру са [[вода|водом]] бубри, утолико више уколико је више аморфних подручја у влакну. Од количине [[Apsorpcija (hemija)|упијене]] воде зависе механичке особине целулозе, тј. веће бубрење смањује механичку отпорност. Органски растварачи изазивају слабије бубрење од воде.<ref name="CRC">{{RubberBible87th}}</ref>

Поларни растварачи ([[хлороформ]]) показују већу моћ продирања у влакна целулозе, од неполарних растварача ([[угљен дисулфид]]). Способност упијања влакна појачана је после третирања са 20% [[натријум-хидроксид|натријум хидроксида]].

== Референце ==
{{reflist|}}

== Спољашње везе ==

* [https://web.archive.org/web/20090426122947/http://www.cermav.cnrs.fr/glyco3d/lessons/cellulose/index.html -{Structure and morphology of cellulose] by Serge Pérez and William Mackie, CERMAV-CNRS}-
* [https://web.archive.org/web/20051001072830/http://www.lsbu.ac.uk/water/hycel.html -{Cellulose], by Martin Chaplin, London South Bank University}-
* [https://web.archive.org/web/20050426105859/http://msa.ars.usda.gov/la/srrc/fb/ca.html -{Clear description of a cellulose assay method] at the Cotton Fiber Biosciences unit of the USDA.}-
* {{cite EB1911|wstitle=Cellulose |volume=5 |short=x}}
* [http://www.technologyreview.com/read_article.aspx?ch=infotech&sc=&id=17127&pg=1 Cellulose films could provide flapping wings and cheap artificial muscles for robots] – TechnologyReview.com

{{Угљени хидрати}}
{{нормативна контрола}}
{{портал бар|Хемија}}
{{Subject bar|d=yes}}

[[Категорија:Целулоза]]
[[Категорија:Биљни производи]]
[[Категорија:Производња папира]]