Acetato de celulose: estrutura química, propriedades e usos - Ciência - 2023

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o acetato de celulose É um composto orgânico e sintético que pode ser obtido no estado sólido como flocos, flocos ou pó branco. Sua fórmula molecular é C₇₆H₁₁₄OU₄₉. É fabricado a partir da matéria-prima obtida das plantas: a celulose, que é um homopolissacarídeo.

O acetato de celulose foi fabricado pela primeira vez em Paris em 1865 por Paul Schützenberger e Laurent Naudin, após acetilação da celulose com anidrido acético (CH₃CO - O - COCH₃) Assim, eles obtiveram um dos ésteres de celulose mais importantes de todos os tempos.

De acordo com essas características, o polímero é utilizado na fabricação de plásticos para a área de cinematografia, fotografia e na área têxtil, onde teve seu grande boom.

É utilizado inclusive na indústria automotiva e aeronáutica, além de ser muito útil em laboratórios de química e pesquisa em geral.

Estrutura química

A imagem superior mostra a estrutura do triacetato de celulose, uma das formas acetiladas desse polímero.

Como essa estrutura é explicada? É explicado a partir da celulose, que consiste em dois anéis piranos de glucoses unidos por ligações glucosídicas (R - O - R), entre os carbonos 1 (anomérico) e 4.

Essas ligações glicosídicas são do tipo β 1 -> 4; ou seja, eles estão no mesmo plano do anel em relação ao grupo -CH₂OCOCH₃. Portanto, seu éster acetato retém o mesmo esqueleto orgânico.

O que aconteceria se os grupos OH nos 3 carbonos do triacetato de celulose fossem acetilados? A tensão estérica (espacial) em sua estrutura aumentaria. Isso ocorre porque o grupo –OCOCH₃ Ele "colidiria" com grupos e anéis de glicose vizinhos.

Porém, após essa reação, obtém-se o acetato butirato de celulose, produto obtido com maior grau de acetilação e cujo polímero é ainda mais flexível.

A explicação para essa flexibilidade é a eliminação do último grupo OH e, portanto, das ligações de hidrogênio entre as cadeias poliméricas.

Na verdade, a celulose original é capaz de formar muitas ligações de hidrogênio, e a eliminação dessas é o suporte que explica as mudanças em suas propriedades físico-químicas após a acetilação.

Assim, a acetilação ocorre primeiro nos grupos OH menos estericamente impedidos. À medida que a concentração de anidrido acético aumenta, mais grupos H são substituídos.

Como resultado, embora esses grupos –OCOCH₃ Eles aumentam o peso do polímero, suas interações intermoleculares são menos fortes do que as ligações de hidrogênio, "flexionando" e endurecendo a celulose ao mesmo tempo.

Obtendo

Sua fabricação é considerada um processo simples. A celulose é extraída da polpa da madeira ou do algodão, que sofre reações de hidrólise em diferentes condições de tempo e temperatura.

A celulose reage com o anidrido acético em um meio de ácido sulfúrico, que catalisa a reação.

Desse modo, a celulose é degradada e obtém-se um polímero menor que contém de 200 a 300 unidades de glicose para cada cadeia polimérica, sendo a hidroxila da celulose substituída por grupos acetato.

O resultado final dessa reação é um produto sólido branco, que pode ter a consistência de pó, flocos ou grumos. A partir disso, as fibras podem ser feitas, passando-as por poros ou orifícios em um meio com ar quente, evaporando os solventes.

Por meio desses processos complexos, vários tipos de acetato de celulose são obtidos, dependendo do grau de acetilação.

Como a celulose tem como unidade estrutural monomérica a glicose, que possui 3 grupos OH, que são os que podem ser acetilados, obtêm-se acetatos de di, tri ou mesmo butirato.₃ eles são responsáveis por algumas de suas propriedades.

Propriedades

O acetato de celulose tem um ponto de fusão de 306 ° C, uma densidade que varia de 1,27 a 1,34 e tem um peso molecular aproximado de 1811,699 g / mol.

É insolúvel em vários componentes orgânicos, como acetona, ciclohexanol, acetato de etila, nitropropano e dicloreto de etileno.

Dos produtos que contêm acetato de celulose, valorizam-se a flexibilidade, dureza, resistência à tração, não sendo atacados por bactérias ou microrganismos e sua impermeabilidade à água.

Porém, as fibras apresentam alterações dimensionais de acordo com variações extremas de temperatura e umidade, embora as fibras resistam a temperaturas de até 80 ° C.

Formulários

O acetato de celulose encontra muitos usos, incluindo o seguinte:

- Membranas para fabricação de objetos de plástico, papel e papelão. Descreve-se um efeito aditivo químico indireto do acetato de celulose quando em contato com alimentos em sua embalagem.

- Na área da saúde é utilizado como membrana com orifícios do diâmetro dos capilares sanguíneos, embutidos em dispositivos cilíndricos que cumprem a função de rim artificial ou equipamento de hemodiálise.

- Na indústria de arte e cinema, quando utilizado como filmes finos para cinema, fotografia e fitas magnéticas.

- Antigamente era utilizado na indústria têxtil, como fibras para a confecção de diversos tecidos como rayon, cetim, acetato e triacetato. Enquanto estava na moda, destacou-se pelo baixo custo, pelo brilho e pela beleza que conferia às peças.

- Na indústria automotiva, para a fabricação de peças de motores e chassis para diversos tipos de veículos.

- No campo da aeronáutica, para cobrir as asas dos aviões em tempos de guerra.

- Também é amplamente utilizado em laboratórios científicos e de pesquisa. É geralmente utilizado na fabricação de filtros porosos, como suporte para membranas de acetato de celulose para realização de eletroforese ou troca osmótica.

- É utilizado na fabricação de recipientes para filtros de cigarros, cabos elétricos, vernizes e lacas, entre muitos outros usos.

Referências

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