KARBOXIMETYLCELLULOSA: EGENSKAPER, STRUKTUR, SYNTES, ANVÄNDNINGAR - KEMI - 2026

Den karboximetylcellulosa är en förening härledd från cellulosa, en polymer av glukos. Den får också namnen på cellulosa eller karmellosgummi. Det kan vara i form av natriumsalt.

Karboximetylcellulosa är hygroskopisk och löslig i vatten, till skillnad från cellulosa, som är olöslig i vatten. Vissa -CH ₂ OH- grupper av glukosmolekylerna som utgör cellulosa substituerad med -CH ₂ OCHj ₂ COOH-grupper. Denna substitution ger joniska egenskaper till dess struktur.

Källa: Av LHcheM, från Wikimedia Commons

Men vad är cellulosa? Det är en biopolymer som uteslutande består av ß-glukosmolekyler, kopplade med ß-1,4-o-glukosidbindningar. Cellulosa har formeln (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n med ett minimivärde på 2000 för n. Polymeren kan ha en linjär eller fibrös struktur som är huvudbeståndsdelen i växtcellväggen.

Dess kompakta struktur är ogenomtränglig av vatten och därför olöslig i den. Trots att de består av glukos kan cellulosa inte användas av djur, eftersom de saknar cellulasenzym för att bryta ß1,4-glukosidbindningarna.

Karboximetylgruppen bunden till cellulosa ger karboximetylcellulosa en negativt laddad yta. Dessa laddningar tillåter dess användning i jonbyteskromatografitekniken och fungerar som en katjonbytare som används vid rening av proteiner.

På grund av dess hydrofila egenskap används karboximetylcellulosa vid behandling av torra ögon. På samma sätt har den på grund av denna egendom använts för tillverkning av blöjor och sanitetsprodukter av denna typ. Dessa applikationer fungerar som ett exempel på den enorma listan över användningar och / eller applikationer som denna förening har.

Fysikaliska och kemiska egenskaper

Formel

RnOCH _2- COOH

Fysiskt utseende

Vitt pulver. Natriumkarboximetylcellulosa: vita eller mjölkaktiga fibrösa partiklar.

Luktar och smakar

Luktfri och smaklös.

Vattenlöslighet

Det är lösligt (20 mg / ml).

Löslighet i organiska lösningsmedel

Det är olösligt i metanol, etanol, dietyleter, aceton, kloroform och även i bensen.

Nedbrytningspunkt

274 ° C

Densitet

0,7 - 0,9 g / cm ^{^} .

Aciditet

Det liknar ättiksyra och dess dissociationskonstant är 5 x 10 ^-5 .

Strukturera

Källa: Av Elrond, från Wikimedia Commons

Den övre bilden visar strukturen för en karboximetylcellulosa-monomerenhet. Notera att H av hydroxylgrupperna är substituerade med de CH ₂ COOH -grupper ; Förutom OH-gruppen vid C-3. Det vill säga, enligt bilden är polymeren inte helt substituerad.

CH ₂ COOH -grupper kan deprotonera och omger sig genom elektrostatisk attraktion av Na ⁺ katjoner : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Det är tack vare dem som karboximetylcellulosa är mycket lösligt i vatten, eftersom det är i stånd att bilda vätebindningar med det (CH ₂ COOH-OH ₂ ). Detta är den främsta orsaken till dess markanta hydrofila och hygroskopiska karaktär.

Dessa grupper är också mycket mer omfattande än hydroxylerna, så att de fysikalisk-kemiska egenskaperna hos polymeren förändras med avseende på den ursprungliga cellulosan. Dess stora storlek förhindrar bildandet av inre vätebindningar, det vill säga mellan de monomera kedjorna, vilket ger ringarna helt utsatta för växelverkan med vatten.

Därför, desto större grad av substitution av OH genom CH ₂ COOH, desto större den hydrofila karaktären hos den resulterande cellulosa. Mikroskopiskt kan denna skillnad inte vara särskilt uppenbar; men på makroskopiska vågar skulle det vara detsamma som att kunna lösa upp ett träblock i en behållare med vatten om sådana ersättningar inträffade på plats.

Syntes

För att erhålla karboximetylcellulosa, från cellulosafibrer, följs Druvacell-proceduren:

A) Cellulosafibrerna behandlas med isopropanol och alkalier för att orsaka svullnad och jonisering av hydroxylgrupperna.

B) Cellulosafibrerna från den föregående behandlingen alkaliseras ytterligare genom behandling med NaOH, enligt följande reaktion:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Cellulosafibrer bundna till NaOH reagerar sedan med natriumkloracetat, varigenom natriumkarboximetylcellulosa produceras:

RceOH ∙ NaOH + CLCH ₂ COO ^- Na => RceOCH ₂ COO ^- Na ⁺ + NaCl + H ₂ O

Bindning av COO ^- gruppen till cellulosa för att bilda carboxymethiclulose fabrikat det lösliga i vatten och mera reaktiva.

Vad är det för (användningar)

Karboximetylcellulosa har många användningar och tillämpningar på grund av dess hydrofilicitet och dess förmåga att kombinera med många föreningar. Bland dess användningsområden är följande.

Foods

-Det används som förtjockningsmedel och stabilisator för mat. Dessutom används det som kostfiber och emulgeringsmedel. Det används i skakning av glass, krämer och krämer, samt ett hjälpmedel vid bildandet av gelatingeler och puddingar.

-Används som ett suspenderingsmedel i fruktjuicer och som en skyddande kolloid i majonnäs. Det används också för att täcka fruktens yta.

-Eftersom karboximetylcellulosa inte metaboliseras av kroppen, kan den användas av människor på en kalorifattig diet.

Medicin

-Karboximetylcellulosalösningar bildar geler som används vid hjärt-, bröstkorg- och hornhinneskirurgier.

-Vid bröstoperationer är lungorna häftade och täckta med en karboximetylcellulosalösning. Detta för att undvika läckage av luften i alveolerna och att vätskor kommer in i lungorna.

-I branschen för ortopedi används karboximetylcellulosa vid smörjning av lederna, särskilt i handleden, knänna och höfterna. Polymerlösningen injiceras i lederna för att förhindra erosion, inflammation och möjlig förstörelse av brosket.

-Det används vid behandling av torrhet och ögonirritation. Det används också som ett skyddande ämne för att förhindra skador på ögongulan, som kan uppstå vid placering av kontaktlinser.

-Karboximetylcellulosa används också vid behandling av förstoppning, vilket föredrar bildandet av avföring med lämplig konsistens. Det används som laxermedel.

-En kombination av karboximetylcellulosa-heparin har använts för att förhindra vidhäftning under operationer.

Byggbranschen

-Virkar som ett stabiliserande och hydrofilt medel i de flesta cementberedningar och byggmaterial. Det förbättrar spridningen av sand i cementen, dessutom ökar den cementens vidhäftande verkan.

-Det används också som en del av limen för klädpapper.

I tvättmedel

Den branschgren som kanske har den högsta konsumtionen av karboximetylcellulosa är produktion av tvålar och tvättmedel. Det fungerar som ett hämmande medel som förhindrar fetter, som tas bort från tygernas yta med tvättmedel, från att återfoga dem.

lim

-Det används vid utarbetandet av lim för papperet, eftersom det inte fläckar det, inte avger en lukt och är avtagbart. Detta gör den idealisk för användning vid reparation av böcker eller annat material.

-Det har också testats i blandningar med stärkelse och fenolformaldehyd för utarbetande av lim som möjliggör förening av träark.

Vinindustri

Det används för att undvika utfällning av de vinsyra som finns i vinet.

Pappersindustri

-Beläggningen med karboximetylcellulosapreparat av vaxpapper och kartong minskar förbrukningen av vax. Det minskar också förbrukningen av tryckfärg, vilket resulterar i ytor med högre glans. Dessutom har pappersytan större jämnhet och större motståndskraft mot fett.

-Karboximetylcellulosa förbättrar bindningen mellan pappersfibrerna och förbättrar deras färg. Det används också som hjälpdispergeringsmedel vid strängsprutning av fibrerna i cellulosamassan och undviker deras flockning.

jordbruk

Karboximetylcellulosa fungerar som ett spridningsmedel för bekämpningsmedel. Dessutom används det som ett lim för att binda insektsmedel mot ytan av växtlöv. Vid vissa tillfällen används det som ett hjälpmedel i nedbrytningen av vissa mycket förorenande gödselmedel.

kosmetika

Det används som förtjockningsmedel, stabilisator och filmbildare i krämer, lotioner, schampon och hårvårdsprodukter. Dessutom används det för beredning av geler för användning vid tandvård.

Färger

Det används för produktion av oljebaserade färger och lacker, och fungerar som ett förtjocknings- och spridningsmedel för pigment i vätskor.

plast

Det används för att öka viskositeten hos latex.

Keramik

Det används för att förena porslinstycken, eftersom karboximetylcellulosalösningar härrör från bakning av få aska.

Textilindustri

-Det används i sin råa form för att undvika deformation av tygerna. Karboximetylcellulosa, i kombination med stärkelse, används i tvättställ. Det används också vid efterbehandling av tyger. Under tillverkningen impregneras tygerna med karboximetylcellulosa och behandlas sedan med syra och värme.

-Det används för tryckning av tyger och samarbetar som ett förtjockningsmedel för textilfärger och lack.

Läkemedelsindustri

-Karboximetylcellulosa används vid beläggningen av medicintabletter. Polymeren är olöslig vid sura magsförhållanden, men löslig i tunntarmen, där terapeutiska medel absorberas.

-Det används också som gelformare, läkemedelsbärare i form av salvor. Vidare används det som ett stabiliseringsmedel i suspensioner och emulsioner. Det används som en bioadhesiv i tabletter som binder till kroppens slem.

referenser

1. Sidley Chemical. (2018). Egenskaper hos natriumkarboximetylcellulosa. Återställs från: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Karboximetylcellulosa. Återställd från: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 oktober 2006). De olika tillämpningarna av karboximetylcellulosa. Återställd från: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (Sf). Optimering av karboximetyleringsprocessen för cellulosa från sockerrörbagasse. . Återställd från: aaiq.org.ar
5. En karboximetylellulosa-heparinkombination för att förhindra kirurgiska vidhäftningar. (2017) Journal of surgical research 213: 222-233.