Водородные связи в целлюлозе

Водородные связи в целлюлозе




Водородные связи в целлюлозе имеют важное значение и оказывают влияние на физические, физико-химические и химические свойства данного вещества, которое в твердом состоянии возникает регулярная система водородных связей и вследствие этого кристаллическая решетка. Образуются элементы надмолекулярной структуры - микрофибриллы, фибриллы, ламеллы и клеточная стенка в целом. Из-за высокой энергии когезии. обусловленной водородными связями и превышающей прочность ковалент-иых связей в макромолекулах, у целлюлозы, как и у всех полимеров, газообразное состояние невозможно. Иными словами, температура разложения полимеров лежит ниже температуры кипения.

Высокая энергия когезии затрудняет подбор растворителей. Выделенную из древесины целлюлозу растворяют лишь немногие растворители, способные преодолевать энергию ее межмолекулярных связей. Кроме того, любой потенциальный растворитель целлюлозы должен образовывать с ней водородные связи и такая, сольватированная молекула, перейдет в раствор по принципу «подобное растворяется в подобном». Образование водородных связей между цепями целлюлозы и молекулами волы имеет важное значение при поглошении данного вещества и древесиной гигроскопической влаги. Механические свойства технической целлюлозы и бумажного листа определяются межволоконными связями, возникающими, в частности, в результате образования водородных связей между макромолекулами данного вещества на поверхности волокон.

Высокая энергия водородных связей, особенно в кристаллических участках, понижает химическую реакционную способность целлюлозы, оказывая решающее влияние на скорость диффузии реагентов, особенно если учесть, что реакции данного вещества преимущественно гетерогенные. В таких реакция главным лимитирующим фактором, определяющим общую скорость процесса, является скорость диффузии реагентов к реакционным центрам (спиртовым гидроксильным и другим функциональным группам).

Межмолекулярное взаимодействие приводит к распрямлению целлюлозных цепей и упорядочению их взаимного расположения. Так возникает надмолекулярная структура. Исследования клеточных стенок древесных и волокон данного вещества физическими методами (электронная микроскопия, рентгенография) показали, что основным элементом надмолекулярной структуры целлюлозы является микрофибрилла - агрегат цепных макромолекул