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UFPR/DETF/ Eng. Industrial Madeireira Química da Madeira CELULOSE Prof. Dr. Umberto Klock

Apresentação celulose

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Apresentação celulose ppt

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  • UFPR/DETF/Eng. Industrial Madeireira

    Qumica da Madeira

    CELULOSE

    Prof. Dr. Umberto Klock

  • CELULOSE

    A celulose o composto orgnico mais comum na natureza. Ela constitui entre 40 e 50% de quase todas as plantas. H estimativas de que cerca de 50 bilhes de toneladas deste composto qumico so produzidas por ano.A celulose est presente tambm em bactrias e algas, mas em pequenas propores. A celulose est localizada principalmente na parede secundria das clulas vegetais.

  • CELULOSE

    O estudo da qumica da celulose iniciou em 1838 com Payen, que mostrou por anlise elementar que o tecido de plantas contm um componente majoritrio com: 44,4% de carbono; 6,2% de hidrognio e, 49,3% de oxignio, o que equivalente a uma frmula emprica de C6H10O5 e um peso molecular de 162.

  • CELULOSEDesde que, a anlise do peso molecular da celulose indicava pesos muito maiores que 162, era evidente que a celulose era, ou um alto polmero (molcula constituda por um grande nmero de unidades repetidas relativamente simples conectadas por ligaes qumicas), ou um agregado de molculas simples unidas por foras de associao secundrias.

  • CELULOSE

    Evidncias conseguidas aps 1930, provaram que a celulose um polmero composto por um grande nmero de unidades repetidas. Posteriormente foi provado que estas unidades derivam-se da condensao da D-glucose, (um aucar simples monossacardeo, hexose C6H12O6).

  • CELULOSE

    O D no nome deriva-se do fato de que a glucose natural dextrogiro, isto , gira a luz polarizada direita, mas denotando uma configurao especfica.

    Assim, a designao D (Dextrogiro), refere-se a posio do grupo OH direita do tomo C assimtrico mais distante do grupo aldedo; quando acontece o contrrio, isto , o grupo OH encontra-se esquerda do carbono 5, designa-se como L (Levogiro).

  • LembreteMuitos acares simples podem existir na forma de cadeia ou em anel.A forma em anel favorecida em solues aquosas, sendo o mecanismo da formao do anel similar para a maioria de acares.

    A forma de anel da glucose criada quando o oxignio no carbono 5 liga-se com o carbono que compe o grupo de carbonila (carbono 1) e transfere seu hidrognio ao oxignio da carbonila para criar um grupo hidroxila.

    O rearranjo produz a alfa-glucose quando o grupo hidroxila est no lado oposto do grupo CH2OH, ou beta-glucose quando o grupo hidroxila est no mesmo lado do grupo CH2OH.

    Os isomeros, como estes, que diferem somente em sua configurao sobre seu tomo de carbono da carbonila so chamados anomeros.

    Os Monosacardeos que do forma a um anel de cinco tomos , como a ribose, so chamados furanoses. Aqueles que do forma a anis com seis, como a glucose, so chamados piranoses.

  • Muta rotao da Glucose

  • C

  • CELULOSEFormas de representao grfica da molcula de -D-Glucose

    D-glucose

  • Reaes de Hidrlise e Condensao da D-Glucose e Celulose.

  • CELULOSE

    O n refere-se ao nmero de unidades anidroglucose repetidas numa molcula de celulose e comumente designada como Grau de Polimerizao - GP.

    O peso molecular da celulose portanto , igual para todos os propsitos prticos a 162 x GP.

    Pelo fato da estrutura piransica da D-Glucose envolver os 5 grupos hidroxilas, apenas os grupos 1 e 4 permanecem disponveis para a formao das pontes entre as unidades de glucose, desta forma provou-se que as ligaes so do tipo 1,4 - glucosdica.

  • CELULOSE

    A ligao 1,4 - distingue a celulose da frao linear do amido que um polmero 1,4 - -D-anidroglucose.

    A ligao beta resulta numa rotao de 180 graus do plano de unidades alternadas de glucose resultando numa cadeia molecular balanceada que torna possvel um molcula de cadeia linear capaz de se orientar em estruturas fibrosas e cristalinas de alta resistncia tenso, ao contrrio das molculas de amilose que assumem formas espirais e no formam fibras sob condies normais.

  • CELULOSEA celulose possui uma extremidade redutora no carbono 1, e outra no redutora no carbono 4, Reconhece-se que no seu estado natural e no degradado a celulose s contm monmeros D-glucose.

  • ConceitoCelulose um polissacardeo que se apresenta como um polmero de cadeia linear com comprimento suficiente para ser insolvel em solventes orgnicos, gua, cidos e lcalis diludos, temperatura ambiente, consistindo nica e exclusivamente de unidades de - D - anidroglucopiranose, que se ligam entre si atravs dos carbonos 1- 4 , possuindo uma estrutura organizada e parcialmente cristalina

  • CELULOSE

  • CELULOSE

  • Formao da celuloseComplexo enzimtico - RosetaA coeso se d por organizao das molculas devido as ligaes de hidrognio

  • CELULOSEFontes de celulose Algas marinhas, exemplo: valnia que possui longas microfibrilas. Plos de frutos - pericarpo, exemplos: algodo, casca de cco. No algodo encontrada a celulose mais pura 98%. Fibras de floema-lber, exemplos: juta, linho, cnhamo, rami, etc.

  • CELULOSEGramneas-monocotildoneas, exemplos: esparto, bagao de cana, bambu, palhas de cereais, etc. Fibras do xilema-lenho, exemplos: madeiras utilizadas comercialmente, de fibras longas (conferas), e de fibras curtas (folhosas). Celulose artificial, exemplo: rayon, viscose, etc. A forma mais pura de celulose 99,8% pode ser obtida do algodo.

  • CELULOSE

  • CELULOSE

    Estrutura da celulose Molculas de celulose so completamente lineares e tem forte tendncia para formar ligaes de hidrognio inter e intramoleculares. Feixes de molculas de celulose se agregam na forma de microfibrilas na qual regies altamente ordenadas (cristalinas) que se alternam com regies menos ordenadas (amorfas). As microfibrilas constroem fibrilas e estas constroem as fibras celulsicas. Como consequncia dessa estrutura fibrosa a celulose possui alta resistncia trao e insolvel na maioria dos solventes.

  • CELULOSE

    Os grupos hidroxilas (OH), so responsveis pelo comportamento fsico e qumico da celulose, sendo capazes de formar dois tipos de ligaes de hidrognio, em funo do seu posicionamento na unidade glucosdica. Existem pontes de hidrognio entre grupos OH de unidades glicosdicas adjacentes da mesma molcula de celulose, que so ligaes INTRAMOLECULARES, responsveis por uma certa rigidez das cadeias unitrias. Tambm ocorrem ligaes entre grupos OH de molculas adjacentes de celulose, constituindo as chamadas ligaes INTERMOLECULARES.

  • CELULOSEPosies de Ligaes intra e intermolecularesintermolecularesintramoleculares

  • CELULOSE

    Os feixes de cadeias moleculares so unidas por ligaes de hidrognio (foras de Van der Waals) intermoleculares.

    Assim o arranjo compacto, e as regies cristalinas, consequncia do grande nmero de ligaes, resultam da forte interao entre as molculas de celulose. As estruturas primrias formadas pelas ligaes de hidrognio, so as fibrilas, que formam por sua vez as camadas da parede celular.

    As ligaes de hidrognio no ocorrem somente com hidroxilas da cadeia celulsica, mas tambm com as hidroxilas da gua.

  • CELULOSEA estrutura cristalina da celulose tem sido caracterizada por anlise de difrao de raio X e por mtodos baseados na absoro de luz infra-vermelha polarizada.

  • CELULOSE

    A celulose nativa parcialmente cristalina e o grau de cristalinidade medido por difrao de raio X varia de 50 a 70%, tambm medidas pelo mesmo processo indicam que a cada ~ 500 Ansgtrons de celulose cristalina, a estrutura apresenta regies amorfas.

  • CELULOSE

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  • CELULOSE

    A massa molecular varia muito (de 50.000 a 2.500.000) dependendo da origem da amostra. O comprimento da cadeia expresso em termos de grau de polimerizao GP ( em ingls DP - Degree of Polimerization), dado pela expresso:

    GP = massa molecular da celulose / massa molecular de uma unidade glucosdica

    Como a massa da molcula de glucose 162, ento 162 x GP leva a massa molecular da celulose.

  • CELULOSE

    A fibra de celulose consiste em uma mistura de molculas de celulose de tamanhos diferentes. Portanto, quando se fala de grau de polimerizao ou massa molecular para uma certa amostra, refere-se ao valor mdio.

    Grau de polimerizao da celulose varia de 1.000 a 15.000 (massa molecular de 162.000 a 2.430.000). A origem e a degradao da amostra, bem como o mtodo empregado para a determinao do G.P., tm influncia marcante sobre o valor obtido

  • CELULOSE

    Obs. 16.000 no algodo

  • CELULOSE

  • CELULOSE

  • Alfa, Beta e Gama CeluloseTratando-se celulose com NaOH a 17,5% a 20 C obtm-se: celulose insolvel a verdadeira celulose celulose frao que precipita ao se acidificar o extrato, celulose frao no precipitvel

  • Alfa celulose

  • Celulose formada por bactrias Genros Acetobacter, Aerobacter, Achromobacter, Agrobacterium, , Azotobacter, Pseudomonas, Rhizobium e Sarcina sintetizam celulose.

  • CELULOSE

    Histerese (do grego retardo)

    A celulose, embora seja insolvel em gua, possui grande afinidade com esta. Quando seca, absorve a umidade do ar at alcanar um equilbrio com a atmosfera; a quantidade de gua progressivamente aumentada. Se a absoro elevada at o ponto de saturao e a umidade relativa do ar progressivamente diminuda, a quantidade de gua absorvida tambm decresce de forma progressiva, porm os novos valores de equilbrio, para uma dada umidade relativa do ar so ligeiramente mais altos do que os para a curva de absoro. este fenmeno conhecido como Histerese.

  • CELULOSE

    A explicao para o fenmeno da Histerese baseia-se na interconverso da ponte de hidrognio de celulose-gua e celulose-celulose. Durante a desoro, muitas pontes de hidrognio entre a celulose e a gua so convertidas em pontes de celulose-celulose, as quais somente podem ser desfeitas pela absoro de gua presso de vapor elevada..

    O fenmeno da Histerese tambm observado com outros lquidos polares alm da gua.

  • CELULOSE

  • CELULOSE - Ligao celulose - guaVista da superfcie de celulose com gua. Amarelo carbono, vermelho oxignio, branco- hidrognio e azul molculas de gua.

  • Celulose exemplo de utilizao

    A Celulose tem muitos usos, desde agentes anti-endurecimento, emulsificador, estabilizador, dispersantes, espessantes, e de gelificao, mas estes so secundrios para o mais importante uso que a capacidade de reter gua.

    A gua no pode penetrar nas regies cristalinas, mas a regio amorfa seca pode absorver gua e tornar-se macia e flexvel

    Parte desta gua no congela sendo apenas capturada, desta forma suporta baixas temperaturas e pode proteger contra danos provocados pelo gelo, assim o uso de derivados de celulose pode aumentar o volume e textura particularmente como substituto a gorduras em produtos alimentcios como molhos e outros, porm sua insolubilidade torna os produtos no transparentes.

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    .Acetato de celulose nanocristal de celulose

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    Eter Celulose purificada para usos em emulses tintas de uso internoEsponjasCelulose microcristalinaFiltro de acetato de celulosePele para embutidos

  • CELULOSEHidrlise enzimtica - celulasesETANOL de celulose

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