Номер 7, страница 166 - гдз по химии 10 класс учебник Рудзитис, Фельдман

7. Какие волокна получают из целлюлозы и чем они различаются?

Решение

Из целлюлозы, которая является природным полимером (полисахаридом) с общей формулой $(C_6H_{10}O_5)_n$, получают группу так называемых искусственных волокон. Их получают путем химической переработки природного сырья (древесины, хлопка), в отличие от синтетических волокон, которые синтезируют с нуля из низкомолекулярных веществ.

Волокна на основе целлюлозы делятся на две большие категории, которые принципиально различаются способом получения, химическим составом и свойствами.

Первая категория — это гидратцеллюлозные (регенерированные) волокна. Наиболее известными представителями являются вискозное и медно-аммиачное волокна. Их получают путем временного перевода целлюлозы в растворимое соединение с последующей регенерацией (восстановлением) исходной целлюлозы в виде волокна. Например, для получения вискозы целлюлозу обрабатывают щелочью и сероуглеродом ($CS_2$), получая вязкий раствор ксантогената целлюлозы, который затем продавливают через фильеры в кислотную ванну, где и происходит регенерация целлюлозы. Таким образом, по химической природе вискозное волокно — это та же целлюлоза, но с измененной физической структурой (более короткие полимерные цепи и меньшая степень кристалличности).

Вторая категория — это ацетилцеллюлозные волокна, которые являются сложными эфирами целлюлозы. К ним относятся ацетатное и триацетатное волокна. Их получают в результате химической модификации целлюлозы — реакции этерификации с уксусным ангидридом. В ходе этой реакции гидроксильные группы ($-OH$) в молекуле целлюлозы замещаются на ацетильные ($-OCOCH_3$). В отличие от вискозы, это уже не чистая целлюлоза, а новое химическое соединение — ацетат целлюлозы, с формулой звена $[C_6H_7O_2(OH)_{3-x}(OCOCH_3)_x]$. В ацетатном волокне замещена только часть гидроксильных групп (оно является диацетатом), а в триацетатном — практически все.

Эти различия в химическом строении определяют и фундаментальную разницу в свойствах волокон:

Отношение к влаге: Вискоза, как и природная целлюлоза (хлопок), очень гигроскопична, то есть хорошо впитывает влагу. Однако при намокании она значительно (на 50-60%) теряет прочность. Ацетатные волокна, у которых гидрофильные $-OH$ группы заменены на гидрофобные ацетильные, впитывают влагу гораздо хуже, но и прочность в мокром состоянии теряют незначительно.

Термические свойства: Ацетатные волокна термопластичны — они размягчаются и плавятся при нагревании. Это свойство позволяет придавать тканям несминаемость и создавать на них устойчивую плиссировку. Вискоза не плавится, а при высоких температурах (выше 180-200 °C) начинает разрушаться.

Внешний вид и тактильные свойства: Ацетатное волокно часто называют «искусственным шелком» за его характерный блеск, мягкость и хорошую драпируемость. Вискоза также может быть произведена с разной текстурой и блеском, имитируя шелк, хлопок или шерсть.

Ответ: Из целлюлозы получают искусственные волокна двух основных типов: гидратцеллюлозные (вискозное, медно-аммиачное) и ацетилцеллюлозные (ацетатное, триацетатное). Они различаются по химическому составу: первые являются регенерированной целлюлозой, а вторые — ее сложными эфирами (ацетатами целлюлозы). Это различие определяет их свойства: гидратцеллюлозные волокна хорошо впитывают влагу, но теряют прочность в мокром состоянии; ацетилцеллюлозные, наоборот, менее гигроскопичны, лучше сохраняют прочность во влажном состоянии, термопластичны (плавятся) и по внешнему виду больше похожи на натуральный шелк.