Carboximetilcelulose: características, estrutura, síntese, utilizações - Ciência - 2023

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o carboximetilcelulose É um composto derivado da celulose, um polímero da glicose. Também recebe os nomes de celulose ou goma carmelose. Pode estar na forma de sal de sódio.

A carboximetilcelulose é higroscópica e solúvel em água, ao contrário da celulose, que é insolúvel em água. Alguns grupos -CH foram substituídos₂OH de moléculas de glicose que formam a celulose por grupos -CH₂OCH₂COOH. Essa substituição confere propriedades iônicas à sua estrutura.

Mas o que é celulose? É um biopolímero composto exclusivamente por moléculas de β-glicose, ligadas por ligações β-1,4-o-glucosídicas. A celulose tem a fórmula (C₆H₁₀OU₅)_n com um valor mínimo de 2.000 para n. O polímero pode ter estrutura linear ou fibrosa, sendo o principal constituinte da parede celular das plantas.

Sua estrutura compacta é impenetrável pela água e, portanto, insolúvel nela. Apesar de ser composta de glicose, a celulose não pode ser utilizada por animais, pois lhes falta a enzima celulase para quebrar as ligações β1,4-glucosídicas.

O grupo carboximetil ligado à celulose dá carboximetilcelulose uma superfície carregada negativamente. Essas cargas permitem seu uso na técnica de cromatografia de troca iônica, funcionando como um trocador catiônico que é utilizado na purificação de proteínas.

Devido à sua propriedade hidrofílica, a carboximetilcelulose é utilizada no tratamento de olhos secos. Da mesma forma, devido a essa propriedade, tem sido utilizado na fabricação de fraldas e produtos sanitários desse tipo. Estas aplicações servem de exemplo da enorme lista de utilizações e / ou aplicações que este composto possui.

Características físicas e químicas

Fórmula

RnOCH₂-COOH

Aspecto físico

Pó branco. Carboximetilcelulose de sódio: partículas fibrosas brancas ou leitosas.

Cheirar e provar

Inodoro e insípido.

Solubilidade em água

É solúvel (20 mg / mL).

Solubilidade em solventes orgânicos

É insolúvel em metanol, etanol, éter dietílico, acetona, clorofórmio e também em benzeno.

Ponto de decomposição

274 ° C

Densidade

0,7 - 0,9 g / cm³.

Acidez

É semelhante ao do ácido acético e sua constante de dissociação é 5 x 10^-5.

Estrutura

A imagem superior mostra a estrutura de uma unidade monomérica de carboximetilcelulose. Observe que o H dos grupos hidroxila são substituídos pelos grupos CH₂COOH; Exceto para o grupo OH em C-3. Ou seja, de acordo com a imagem, o polímero não está totalmente substituído.

Grupos CH₂COOH pode ser desprotonado e rodeado pela atração eletrostática de Na cátions⁺: CH₂COO^–N / D⁺. É graças a eles que a carboximetilcelulose é muito solúvel em água, pois é capaz de formar ligações de hidrogênio com ela (CH₂COOH-OH₂) Esta é a principal causa de seu acentuado caráter hidrofílico e higroscópico.

Além disso, esses grupos são muito mais volumosos do que os hidroxilas, de modo que as propriedades físico-químicas do polímero mudam em relação à celulose original. Seu grande tamanho evita a formação de ligações de hidrogênio internas, ou seja, entre as cadeias monoméricas, deixando os anéis totalmente expostos às interações com a água.

Portanto, quanto maior o grau de substituição de OH por CH₂COOH, maior será o caráter hidrofílico da celulose resultante. Microscopicamente, essa diferença pode não ser muito óbvia; mas em escalas macroscópicas, seria igual a ser capaz de dissolver um bloco de madeira em um recipiente de água se tais substituições ocorressem no local.

Síntese

Para obter carboximetilcelulose, a partir de fibras de celulose, o procedimento Druvacell é seguido:

A) As fibras de celulose são tratadas com isopropanol e álcalis para causar seu inchaço e a ionização dos grupos hidroxila.

B) As fibras de celulose do tratamento anterior são posteriormente alcalinizadas por tratamento com NaOH, de acordo com a seguinte reação:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Fibras de celulose ligadas a NaOH, em seguida, reagem com cloroacetato de sódio, produzindo carboximetilcelulose de sódio:

RceOH ∙ NaOH + ClCH₂COO^–Na => RceOCH₂COO^–N / D⁺ + NaCl + H₂OU

A união do grupo COO^– à celulose para originar a carboximeticlulose a torna solúvel em água e mais reativa.

Para que serve (usa)

A carboximetilcelulose tem vários usos e aplicações devido ao seu caráter hidrofílico e sua capacidade de se combinar com vários compostos. Entre seus usos estão os seguintes.

Alimentos

-É utilizado como espessante e estabilizante para alimentos. Além disso, é usado como fibra dietética e emulsificante. É utilizado no batido de sorvetes, cremes e cremes, além de auxiliar na formação de géis em geléias e pudins.

-É utilizado como agente de suspensão em sucos de frutas e como coloide protetor em maionese. Também é usado para cobrir a superfície das frutas.

- Como a carboximetilcelulose não é metabolizada pelo corpo, ela pode ser usada por pessoas em uma dieta de baixa caloria.

Remédio

- Soluções de carboximetilcelulose em géis usados em cirurgias cardíacas, torácicas e corneanas.

-Nas operações de tórax, os pulmões são grampeados e cobertos com uma solução de carboximetilcelulose. Isso para evitar o vazamento do ar contido nos alvéolos e a entrada de fluidos nos pulmões.

-No ramo da ortopedia, a carboximetilcelulose é utilizada na lubrificação das articulações, principalmente nos punhos, joelhos e quadris. A solução de polímero é injetada nas articulações para evitar erosão, inflamação e possível destruição da cartilagem.

-É usado no tratamento de secura e irritação ocular. Também é utilizado como agente protetor para evitar danos ao globo ocular, como pode ocorrer na colocação de lentes de contato.

-A carboximetilcelulose também é utilizada no tratamento da constipação, favorecendo a formação de fezes com consistência adequada. É usado como laxante.

-Uma combinação de carboximetilcelulose-heparina tem sido usada para prevenir a adesão durante as cirurgias.

Indústria de construção

-Atua como um agente estabilizador e hidrofílico na maioria das preparações de cimento e materiais de construção. Melhora a dispersão da areia no cimento, além de aumentar a ação adesiva do cimento.

-Também é usado como parte dos adesivos para papéis estofados.

Em detergentes

O ramo da indústria que talvez tenha o maior consumo de carboximetilcelulose é a produção de sabões e detergentes. Atua como um agente inibidor que evita que as gorduras, removidas da superfície dos tecidos pelos detergentes, se juntem a eles.

Adesivos

-É utilizado na elaboração de adesivos para o papel, pois não mancha, não exala odor e é removível. Isso o torna ideal para uso na reparação de livros ou outros materiais.

-Também foi testado em misturas com amido e fenol formaldeído para a elaboração de colas que permitem a união de folhas de madeira.

Indústria do vinho

É utilizado para evitar a precipitação dos sais tartáricos presentes no vinho.

Indústria de papel

-O revestimento com preparações de carboximetilcelulose de papel encerado e papelão reduz o consumo de ceras. Também reduz o consumo de tinta de impressão, resultando em superfícies de maior brilho. Além disso, a superfície do papel tem maior lisura e maior resistência à graxa.

-Carboximetilcelulose melhora a ligação entre as fibras do papel, melhorando sua coloração. É utilizado também como dispersante auxiliar na extrusão das fibras da polpa de celulose, evitando sua floculação.

agricultura

A carboximetilcelulose atua como um agente dispersante para pesticidas. Além disso, é usado como cola para unir o inseticida à superfície das folhas das plantas. Em algumas ocasiões, é usado como um auxiliar na degradação de alguns fertilizantes altamente poluentes.

Cosméticos

É utilizado como espessante, estabilizante e formador de filme em cremes, loções, xampus e produtos para os cabelos. Além disso, é utilizado na preparação de géis para uso na limpeza dentária.

Pinturas

É utilizado na produção de tintas e vernizes a base de óleo, atuando como espessante e dispersante de pigmentos em fluidos.

Plásticos

É usado para aumentar a viscosidade do látex.

Cerâmica

É utilizado para unir peças de porcelana, uma vez que as soluções de carboximetilcelulose se originam quando se assam poucas cinzas.

Indústria têxtil

-É utilizado na sua forma bruta para evitar a deformação dos tecidos. A carboximetilcelulose, em combinação com o amido, é usada em lavanderias. Também é utilizado no acabamento de tecidos. Durante a fabricação, os tecidos são impregnados com carboximetilcelulose e posteriormente tratados com ácido e calor.

-É utilizado na impressão de tecidos, colaborando como agente espessante para tintas e vernizes têxteis.

Indústria farmacêutica

-Carboximetilcelulose é usada no revestimento de comprimidos de medicamentos. O polímero é insolúvel em condições estomacais ácidas, mas solúvel no intestino delgado, onde os agentes terapêuticos são absorvidos.

-É também utilizado como formador de gel, carreadores de drogas na forma de pomadas. Além disso, é usado como agente estabilizador em suspensões e emulsões. É usado como bioadesivo em comprimidos que se ligam ao muco corporal.

Referências

Sidley Chemical. (2018). Propriedades da carboximetilcelulose de sódio. Recuperado de: celuloseether.com
Wikipedia. (2018). Carboximetilcelulose. Recuperado de: es.wikipedia.org
QuimiNet. (11 de outubro de 2006). As várias aplicações da carboximetilcelulose. Recuperado de: quiminet.com
Gamboni J. & col. (s.f.). Otimização do processo de carboximetilação da celulose do bagaço da cana-de-açúcar. [PDF]. Recuperado de: aaiq.org.ar
Uma combinação de carboximetilelulose-heparina para a prevenção de aderências cirúrgicas. (2017) The Journal of surgery research 213: 222-233.