6CO2+6H2O=C6H12O6+6O2-Q еакция фотосинтеза! Молекулярная формула целлюлозы (-C6H10O5-)n, как и у крахмала. Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромалекула состоит из многих остатков молекул глюкозы. Может воэникнуть вопрос: почему крахмал и целлюлоза – вещества с одинаковой молекулярной формулой – обладают различными свойствами? При рассмотрении синтетических полимеров мы уже выяснили, что их свойства зависят от числа элементарных звеньев и их структуры. Это же положение относится и к природным полимерам. Оказывается, степень полимеризации у целлюлозы намного больше, чем у крахмала. Кроме того, сравнивая структуры этих природных полимеров, установили, что макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, состоят из остатков молекулы (-глюкозы и имеют только линейное строение. Макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении и образуют волокна (лен, хлопок, конопля) . В каждом остатке молекулы глюкозы содержатся три гидроксильные группы. Физические свойства. Целлюлоза – волокнистое вещество. Она не плавится и не переходит в парообразное состояние: при нагревании примерно до 350оС целлюлоза разлагается – обугливается. Целлюлоза нерастворима ни в воде, ни в большинстве других неорганических и органических растворителях. Не целлюлозы растворяться в воде – неожиданное свойство для вещества, содержащего по три гидроксильные группы на каждые шесть атомов углерода. Хорошо известно, что полигидроксильные соединения легко растворяются в воде. Нерастворимость целлюлозы объясняется тем, что ее волокна представляют собой как бы «пучки» расположенных параллельно нитевидных молекул, связанных множеством водородных связей, которые образуются в результате взаимодействия гидроксильных групп. Внутрь подобного «пучка» растворитель проникнуть не может, а следовательно, не происходит и отрыва молекул друг от друга. Растворителем целлюлозы является реактив Швейцера – раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует. Концентрированные кислоты (серная, фосфорная) и концентрированный раствор хлорида цинка также растворяют целлюлозу, но при этом происходит ее частичный распад (гидролиз) , сопровождающийся уменьшением молекулярной массы. Получение. Образцом почти чистой целлюлозой является вата, полученная из очищенного хлопка. Основную массу целлюлозы выделяют из древесины, в которой она содержится вместе с другими веществами. Наиболее распространенным методом получения целлюлозы в нашей стране является так называемый сульфитный. По этому методу измельченную древесину в присутствии раствора гидросульфита кальция Ca(HSO3)2 или гидросульфита натрия NaHSO3 нагревают в автоклавах при давлении 0,5–0,6 МПа и температуре 150о С. При этом все другие вещества разрушаются, а целлюлоза выделяется в сравнительно чистом виде. Ее промывают водой, сушат и направляют на дальнейшую переработку, большей частью на производство бумаги. Применение. Целлюлоза используется человеком с очень древних времен. Сначала применяли древесину как горючий и строительный материал; затем хлопковые, льняные и другие волокна стали использовать как текстильное сырье. Первые промышленные химической переработки древесины возникли в связи с развитием бумажной промышленности. Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, спрессованных и проклеенных для создания механической прочности, гладкой поверхности, для предотвращения растекания чернил. Первоначально для изготовления бумаги употребляли растительное сырье, из которого чисто механически можно было получить необходимые волокна, стебли риса (так называемая рисовая бумага) , хлопка, использовали также изношенные ткани. Однако по мере развития книгопечатания перечисленных источников сырья стало не хватать для удовлетворения растущей потребности бумаги. Особенно много бумаги расходуется для печатания газет, причем вопрос о качестве (белизне, прочности, долговечности) для газетной бумаги значения не имеет. Зная, ч
По уравнению Клапейрона-Клаузиуса температура и давление насыщенного пара зависят от теплоты испарения, температуры и разности объемов жидкости и пара: dp/dT = ΔH/(T(Vпар - Vжид)). Если пар считать идеальным газом, то из уравнения Менделеева-Клапейрона pVпар = RT получается Vпар = RT/p A поскольку объем пара намного больше объема жидкости, то объемом жидкости можно пренебречь: Vпар - Vжид = Vпар = RT/p Подставляя это выражение в уравнение Клапейрона-Клаузиуса, получаем: dp/dT = ΔH / (T(RT/p) = pΔH/(RT²) Или dp/pdT = ΔH / RT², dlnp/dT = ΔH / RT², dlnp = dT/T². Интегрируя от p₁ до p₂ и от T₁ до T₂, получаем: ln(p₂/p₁) = (ΔH/R) (1/T₁ - 1/T₂)
Отсюда ΔH = R ln(p₂/p₁) / (1/T₁ - 1/T₂) Подставляя данные из задачи, получаем: ΔH = R ln(20/5) / (1/(178 + 273) - 1/(24,5 + 273)) = = 8,31 Дж/(К*моль)* ln4 / (1/451 K - 1/297,5 K) = = 8,31 Дж/(К*моль)* 1.386 / (-0.00115 / K ) = -10 020 Дж/моль = = - 10 кДж/моль. (Странно, по одному из учебников теплота испарения 100%-й серной кислоты составляет 510,9 кДж/моль. Видимо, в этой задаче какой-то подвох, например, связанный с тем, что в парах серной кислоты присутствуют и вода, и SO₃, и состав пара отличается от состава раствора. Несколько смущает и тот факт, что по условию задачи, чем выше температура, тем ниже давление насыщенного пара, а вообще должно быть наоборот. Кроме того, при высоких температурах серная кислота разлагается на H₂O и SO₃ и при 400 К этим уже нельзя пренебрегать. Также давление паров очень сильно зависит от концентрации H₂SO₄, а про это в задаче не слова.)
Молекулярная формула целлюлозы (-C6H10O5-)n, как и у крахмала. Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромалекула состоит из многих остатков молекул глюкозы. Может воэникнуть вопрос: почему крахмал и целлюлоза – вещества с одинаковой молекулярной формулой – обладают различными свойствами?
При рассмотрении синтетических полимеров мы уже выяснили, что их свойства зависят от числа элементарных звеньев и их структуры. Это же положение относится и к природным полимерам. Оказывается, степень полимеризации у целлюлозы намного больше, чем у крахмала. Кроме того, сравнивая структуры этих природных полимеров, установили, что макромолекулы целлюлозы, в отличие от крахмала, состоят из остатков молекулы (-глюкозы и имеют только линейное строение. Макромолекулы целлюлозы располагаются в одном направлении и образуют волокна (лен, хлопок, конопля) .
В каждом остатке молекулы глюкозы содержатся три гидроксильные группы.
Физические свойства.
Целлюлоза – волокнистое вещество. Она не плавится и не переходит в парообразное состояние: при нагревании примерно до 350оС целлюлоза разлагается – обугливается. Целлюлоза нерастворима ни в воде, ни в большинстве других неорганических и органических растворителях.
Не целлюлозы растворяться в воде – неожиданное свойство для вещества, содержащего по три гидроксильные группы на каждые шесть атомов углерода. Хорошо известно, что полигидроксильные соединения легко растворяются в воде. Нерастворимость целлюлозы объясняется тем, что ее волокна представляют собой как бы «пучки» расположенных параллельно нитевидных молекул, связанных множеством водородных связей, которые образуются в результате взаимодействия гидроксильных групп. Внутрь подобного «пучка» растворитель проникнуть не может, а следовательно, не происходит и отрыва молекул друг от друга.
Растворителем целлюлозы является реактив Швейцера – раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с которым она одновременно и взаимодействует.
Концентрированные кислоты (серная, фосфорная) и концентрированный раствор хлорида цинка также растворяют целлюлозу, но при этом происходит ее частичный распад (гидролиз) , сопровождающийся уменьшением молекулярной массы.
Получение.
Образцом почти чистой целлюлозой является вата, полученная из очищенного хлопка. Основную массу целлюлозы выделяют из древесины, в которой она содержится вместе с другими веществами. Наиболее распространенным методом получения целлюлозы в нашей стране является так называемый сульфитный. По этому методу измельченную древесину в присутствии раствора гидросульфита кальция Ca(HSO3)2 или гидросульфита натрия NaHSO3 нагревают в автоклавах при давлении 0,5–0,6 МПа и температуре 150о С. При этом все другие вещества разрушаются, а целлюлоза выделяется в сравнительно чистом виде. Ее промывают водой, сушат и направляют на дальнейшую переработку, большей частью на производство бумаги.
Применение.
Целлюлоза используется человеком с очень древних времен. Сначала применяли древесину как горючий и строительный материал; затем хлопковые, льняные и другие волокна стали использовать как текстильное сырье. Первые промышленные химической переработки древесины возникли в связи с развитием бумажной промышленности.
Бумага – это тонкий слой волокон клетчатки, спрессованных и проклеенных для создания механической прочности, гладкой поверхности, для предотвращения растекания чернил. Первоначально для изготовления бумаги употребляли растительное сырье, из которого чисто механически можно было получить необходимые волокна, стебли риса (так называемая рисовая бумага) , хлопка, использовали также изношенные ткани. Однако по мере развития книгопечатания перечисленных источников сырья стало не хватать для удовлетворения растущей потребности бумаги. Особенно много бумаги расходуется для печатания газет, причем вопрос о качестве (белизне, прочности, долговечности) для газетной бумаги значения не имеет. Зная, ч
Если пар считать идеальным газом, то из уравнения Менделеева-Клапейрона pVпар = RT получается Vпар = RT/p
A поскольку объем пара намного больше объема жидкости, то объемом жидкости можно пренебречь: Vпар - Vжид = Vпар = RT/p
Подставляя это выражение в уравнение Клапейрона-Клаузиуса, получаем: dp/dT = ΔH / (T(RT/p) = pΔH/(RT²)
Или dp/pdT = ΔH / RT², dlnp/dT = ΔH / RT², dlnp = dT/T².
Интегрируя от p₁ до p₂ и от T₁ до T₂, получаем:
ln(p₂/p₁) = (ΔH/R) (1/T₁ - 1/T₂)
Отсюда ΔH = R ln(p₂/p₁) / (1/T₁ - 1/T₂)
Подставляя данные из задачи, получаем:
ΔH = R ln(20/5) / (1/(178 + 273) - 1/(24,5 + 273)) =
= 8,31 Дж/(К*моль)* ln4 / (1/451 K - 1/297,5 K) =
= 8,31 Дж/(К*моль)* 1.386 / (-0.00115 / K ) = -10 020 Дж/моль =
= - 10 кДж/моль.
(Странно, по одному из учебников теплота испарения 100%-й серной кислоты составляет 510,9 кДж/моль. Видимо, в этой задаче какой-то подвох, например, связанный с тем, что в парах серной кислоты присутствуют и вода, и SO₃, и состав пара отличается от состава раствора. Несколько смущает и тот факт, что по условию задачи, чем выше температура, тем ниже давление насыщенного пара, а вообще должно быть наоборот. Кроме того, при высоких температурах серная кислота разлагается на H₂O и SO₃ и при 400 К этим уже нельзя пренебрегать. Также давление паров очень сильно зависит от концентрации H₂SO₄, а про это в задаче не слова.)