"원핵 세포의 구조적 특징"이라는 주제에 대한 생물학 수업. 다공성 구조를 갖는 셀룰로오스 분말의 제조방법 과학비서관을 위한 질문

끝. 2002년 5월호 참조

세포는 구조적이며
생물의 기능적 단위

(10학년 비즈니스 게임 형태의 일반 수업)

네 번째 라운드. "질문해요"

선생님. 이번 라운드는 팀 간의 지적 결투로 정의할 수 있습니다.

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다."원핵생물." 선택적 막 투과성이란 무엇입니까? (.)

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다."진핵생물". 소포체(ER)의 유형은 무엇이며 어떻게 다릅니까? (.)

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.매끄럽고 거친 EPS; 거친 부분에는 리보솜이 있지만 매끄러운 부분에는 리보솜이 없습니다. EPS는 어떤 기능을 수행합니까? ( 세포질을 여러 구획으로 나누어 공간적으로 분리함화학 공정.)

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다., 단백질 수송(거친 ER), 탄수화물과 지질 합성 및 수송 리보솜이 비막 소기관으로 분류되는 이유는 무엇입니까? (.)

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.리보솜은 단백질과 rRNA로 구성되어 있으며 막이 없습니다. 골지체라는 이름은 어떻게 붙여졌나요? ((1844–1926 ); 나중에 골지체라고 불리는 세포내 구조는 1898년 이탈리아 과학자 Camillo Golgi에 의해 발견되었습니다.노벨상)

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다. 1906년 리소좀은 골지체와 어떤 관련이 있습니까? ()

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.골지체의 기능 중 하나는 리소좀의 형성입니다. 세포에서 리소좀의 역할은 무엇입니까? (.)

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다.세포 안으로 들어가는 물질의 소화, 세포 내 불필요한 구조물의 파괴, 필요하다면 세포의 자멸 색소체에는 어떤 종류가 있나요? (.)

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.녹색 - 엽록소와 카로티노이드를 함유하고 광합성을 수행하는 엽록체. 전분, 오일 및 단백질 합성에 관여하는 노란색-주황색 및 빨간색 색체; 무색 - 카로티노이드를 생산하는 백혈구 운동의 세포소기관을 나열하라. (.)

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다.미세소관, 섬모, 편모 핵심은 무엇입니까? (.)

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.기공, 염색질, 핵소체 및 핵수액이 있는 핵막으로 구성된 이중막 소기관 어떤 소기관이 들어있나요?식물 세포 가장 큰? (.)

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다.공포 동물 세포보다 식물 세포에 미토콘드리아 수가 더 적은 이유는 무엇입니까? (.)

동물은 활동적으로 움직일 수 있으므로 에너지 비용이 식물보다 높으며 이는 미토콘드리아 수에 영향을 미칩니다.당신은 세포 소기관의 구조와 기능에 대한 지식을 잘 갖추고 있습니다. 이제 세포에서 일어나는 과정으로 넘어 갑시다.

다섯 번째 라운드. "우리에 대해 들었습니다"

선생님. 세포 구조나 세포에서 일어나는 과정에 대한 정의가 제시될 것입니다. 이에 대한 올바른 용어를 선택하는 것이 필요합니다. 귀하에게는 선택할 권리가 있습니다. 빨간색 카드의 질문에 대한 정답은 "5", 녹색 카드의 경우 "4"입니다.

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.세포 소기관이 있는 핵과 세포질로 구성된 진핵 세포의 살아있는 내용물입니다. ( 원형질.)

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다.원형질막과 핵을 제외한 세포의 내용물. ( 세포질.)

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.다당류와 단백질로 구성된 동물 및 박테리아 세포의 바깥층으로 주로 보호 기능을 수행합니다. ( 당칼릭스.)

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다.셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 펙틴 물질로 이루어진 다공성 구조로 세포 강도와 영구적인 형태를 제공합니다. ( 세포벽.)

동물은 활동적으로 움직일 수 있으므로 에너지 비용이 식물보다 높으며 이는 미토콘드리아 수에 영향을 미칩니다.이제 반대로 해보겠습니다. 제가 개념에 이름을 붙이고 보여주면 여러분은 그것에 정의를 내리게 됩니다.

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다.세포내이입은... ( 함입 형성 또는 막 파생물에 의한 포획으로 인해 세포에 의한 물질 흡수.)

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.세포외유출은... ( 세포에서 배설 다양한 물질– 호르몬, 소화되지 않은 잔류물 등.)

과학 비서에 대한 질문입니다.

1. 세포내이입의 유형은 무엇입니까? ( 음세포증, 식균작용.)
2. 음세포증은... ( 막에 의한 액체 방울의 흡수는 곰팡이, 식물 및 동물 세포의 특징입니다.)
3. 식균 작용은 ... ( 소포 형성을 통한 세포의 생물체 및 입자상 물질 흡수 원형질막– 박테리아와 아메바를 흡수하는 백혈구의 특징입니다.)

동물은 활동적으로 움직일 수 있으므로 에너지 비용이 식물보다 높으며 이는 미토콘드리아 수에 영향을 미칩니다.귀하는 용어에 대한 올바른 정의를 선택하여 다섯 번째 라운드를 성공적으로 완료했습니다. 이제 당신의 관찰 능력을 테스트해 봅시다.

여섯 번째 라운드. "나는 세포를 지켜보고 있다"

동물은 활동적으로 움직일 수 있으므로 에너지 비용이 식물보다 높으며 이는 미토콘드리아 수에 영향을 미칩니다. 6라운드 작업을 시작하기 전에 과학 비서에게는 이사회에 제안된 작업을 완료하기 위해 다시 한 번 자신을 증명할 기회가 주어집니다.

제1비서.미토콘드리아의 구조와 기능을 설명한다.

2번째 비서.세포엽록체의 구조와 기능을 설명한다.

제3비서.세포 소기관의 분류에 대해 이야기해 보세요.

4번째 비서.“세포” 매뉴얼에 숫자로 표시된 세포 소기관의 이름을 칠판에 적으세요.

과학 비서가 작업을 완료한 후 각 팀에는 세포에서 일어나는 과정에 대한 비디오가 제공됩니다.

세포막은 어떤 물질에는 투과성이 있고 다른 물질에는 불투과성입니다.팀의 임무는 프로세스가 무엇인지 결정하고 질문에 답하는 것입니다.

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.비디오 "세포 분열 - 유사 분열." 세포에서 유사분열의 중요성은 무엇입니까?

동물은 활동적으로 움직일 수 있으므로 에너지 비용이 식물보다 높으며 이는 미토콘드리아 수에 영향을 미칩니다.글쎄, 당신은 이 작업을 완벽하게 처리했습니다. 다음 라운드에서는 연구원의 역할을 맡게 됩니다.

일곱 번째 라운드. “나는 비교하고 연결한다”

1. 팀의 두 대표가 셀의 구조와 기능 간의 연결을 설정합니다. 광학 현미경을 사용하여 연구한 후 미세 준비가 제공되며 조직 세포의 특성이 무엇인지, 이것이 어떤 기능과 관련되어 있는지 확인해야 합니다. 연구중인 조직의 이름을 지정하십시오. 현미경과 슬라이드 작업 규칙을 기억하십시오. 어린이에게는 "제라늄 잎 표피", "인간 혈액", "줄무늬 근육", "뼈 조직"이라는 마이크로 슬라이드가 제공됩니다.

2. 팀은 다음과 같은 테이블을 받습니다. 비교 특성식물과 동물 세포. 진핵생물에서만 '동물세포의 특징' 열이 채워지지 않고, 원핵생물의 경우 '식물세포의 특징' 열이 채워지지 않습니다. 과학적 데이터를 복원해야 합니다. 빈 열을 채우세요. 이에 대해서는 "세포의 구조" 매뉴얼이 도움이 될 것입니다. 일하러 가세요. 완성된 테이블을 과학 비서 테이블 위에 놓습니다. 그들은 그것을 확인하고 리뷰를 제공할 것입니다.

3. 이번에는 과학 비서를 살펴 보겠습니다. 각 학술 비서는 파트너의 작업을 평가합니다.

4. 현미경을 다루는 연구자들에게 바닥을 내어줍니다. 각 연구자는 수행한 작업에 대해 간략한 보고서를 제공합니다.

따라서 여러분 중 일부에게는 일곱 번째 라운드가 완료되었습니다. 학교에서 습득한 연구 기술은 미래에 다른 과학을 공부할 때 도움이 될 것입니다. 결국 동일한 자연 법칙이 우리 지구에도 적용됩니다. 그러나 모든 과학에는 규칙이 있지만 예외도 있습니다.

여덟 번째 라운드. "나는 예외를 두고 있다"

1. 공부할 때 예외는 무엇입니까? 세포 구조유기체가 만들어질 수 있을까? 그것은 어떤 유기체에 속합니까? ( 바이러스.)

3. 사람은 바이러스의 중요성을 어떻게 평가합니까? 예를 들어보세요. ( 식물, 동물, 인간에게 바이러스성 질병을 일으킴.)

아홉 번째 라운드. "나는 결론을 내린다"

"진핵생물". 그렇다면 왜 세포가 유기체의 구조 단위일까요? ( 모든 살아있는 유기체는 세포로 구성됩니다. 세포는 생명 조직의 수준 중 하나입니다. 비세포 형태의 생명체는 없으며 바이러스의 존재는 세포에서만 생명체의 특성을 나타낼 수 있기 때문에 이 규칙을 확인할 뿐입니다..)

팀은 교대로 세포 소기관에 대해 서로 질문합니다.세포가 유기체의 기능 단위인 이유는 무엇입니까? (생명의 모든 속성은 다음과 같습니다., 성장, 재생산, 발달, 과민성, 이산성, 영양, 배설, 자동 조절 및 리듬이 세포에서 나타납니다.)

과학 비서.추가하고 싶습니다. 세포는 또한 지구에 사는 유기체의 발달 단위이기도합니다. 결국, 그 안에서 발생하는 변화(예: 돌연변이)는 수정으로 이어질 수 있습니다.

동물은 활동적으로 움직일 수 있으므로 에너지 비용이 식물보다 높으며 이는 미토콘드리아 수에 영향을 미칩니다.여러 강의를 통해 귀하와 이야기를 나눈 후에 저는 귀하가 이 독특한 주제에 얼마나 관심이 있는지 깨달았습니다.

우리 수업의 논리적 결론은 귀하가 직접 쓴 "세포에 관한 시"라는 주제에 대한 에세이가 될 것입니다. 나는 창의적인 숙제를 통해 이 시를 읽는 것을 제안합니다.

(학생들은 자신의 시를 읽고, 학과장은 집에서 학생들이 독립적으로 만든 “유기체”로 세포를 칠판에 “만듭니다”.)

설명

발명품

소련 연방

사회주의적으로

국가위원회

발명과 발견을 위한 소련 P. P. S. S., T. V. Vasilkova, V. A. A. A. A. Y. 및 L. I. Dernovaya (연구소유기화학 키르기즈 SSR의 AH와 노동의 붉은 깃발 명령 inssTitut물리화학

소련 과학 아카데미 (71) 지원자 (54)셀룰로오스 분말을 얻는 방법

다공성 구조

그러나 이 방법은 획득하는 데 사용됩니다. 비표면적이 낮은 샘플. – 최대 20m9/g. 20

표는 공지된 방법과 제안된 방법으로 얻은 분말 셀룰로오스의 비표면적을 보여줍니다.

본 발명은 고도로 발달된 다공성 구조를 갖는 셀룰로오스 분말의 생산에 관한 것으로서 제조, 분석 및 생화학, 화학 산업 및 기술에 사용될 수 있습니다.

기술적 본질에서 제안된 발명에 가장 가까운 것은 중성 또는 양성자 공여체 용매에 용해된 0.1~1% 루이스산 용액으로 처리하고 70~100℃에서 1~3분간 열처리하여 미세결정질 분말형 셀룰로오스를 제조하는 방법이다. 시간, 추가 가열 - 15 대상 제품을 세척 및 건조 Q. .

본 발명의 목적은 고도로 발달된 다공성 구조를 갖는 셀룰로오스 분말을 얻는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위해 셀룰로오스를 루이스산으로 처리한 후 열처리, 세척 및 건조하여 다공성 구조를 갖는 셀룰로오스 분말을 제조하는 방법에 있어서,

샘플의 비표면적 S- 측정은 n-헥산을 증기로 사용할 때 보유 부피의 가스 크로마토그래피 방법을 사용하여 수행됩니다. 염산 가수분해로 얻은 분말 셀룰로오스를 표준품으로 사용합니다. 정적 방법으로 측정한 비표면적은 1.7m1/g입니다.

데이터는 제안된 방법을 사용하여 형성된 셀룰로오스 분말의 비표면적이 크게 증가했음을 나타냅니다.

파괴적인 산

셀룰로오스 시료의 종류 t

20 (워밍업 후) 100

알려진 방법에 따라 얻은 셀룰로오스

셀룰로오스,. 제안된 방법을 사용하여 얻은

발명의 공식

TiCi4 108 135 220.

BF°OE1 19 10 142

셀룰로오스 제제의 구조에 큰 영향을 미치는 결정 요인은 시료 가열입니다. 제안된 셀룰로오스 분말 제조 방법은 제품에 수많은 모세관과 기공이 나타나 전체 셀룰로오스 구조를 관통하여 큰 내부 표면을 형성하는 데 기여합니다.

제안된 방법으로 얻은 분말 셀룰로오스는 최대 중합도를 특징으로 합니다.

100-150 포도당 단위; 및 카르복실 및 환원된-의 함량. 쏟아지는 카르보닐 그룹은 1 및 0.4%를 초과하지 않으며 회분 함량은 적습니다.

1b. 셀룰로오스 입자의 주요 길이 비율은 0.25~0.5mm 이내이며 약 95%입니다.

실시예 1. 공기 건조된 셀룰로오스 샘플(20g)을 1000ml에 15분간 끓입니다. 에틸 알코올및 2.7ppm의 사염화티타늄(셀룰로오스 무수 단위 1당 0.2mol)을 원래 샘플의 3배 중량 증가로 압축하고 열처리하여

105℃에서 1.5시간. 이어서, 생성물을 에탄올, 물, 에탄올과 함께 격렬하게 교반하면서 세척하고 공기 건조시켰다. 특정 표면 op. 가스 크로마토그래프로 분리

"Tsvet-100"은 n-헥산 증기를 흡착제로 사용하며 컬럼 길이는 100cm, 흡착제 질량은 다음과 같습니다.

0.38 g, 캐리어 - 헬륨, 화염 이온화 검출기.

비표면적은 220m 각도입니다. 제품 출력

97.2%; SP p= 100; 회분 함량 0.86%.

0.2b; COOH 0.12%.

실시예 2. 원재료인 셀룰로오스를 500ml에 10분간 끓인다

주문 4658/31 순환 53

PPP "특허" 부문, r. 1.8ppm의 루이스산을 함유한 사염화제1주석의 에탄올 용액

셀룰로오스 무수 단위 1개당 0.25mol. 다음으로, 샘플 중량이 2.8배 증가하도록 미리 짜낸 셀룰로오스를 110℃에서 1시간 동안 건조 오븐에 넣습니다. 열처리가 끝나면 제품을 에탄올, 물, 에탄올을 사용하여 중성이 될 때까지 세척합니다. 건조는 공기 중에서 수행됩니다. 실시예 1에 명시된 방법에 따라 보유 부피법으로 측정한 비표면적은 95m1/g입니다. 그런 다음 셀룰로오스 분말을 가열하여

110도에서 30분간 식혀줍니다. 에스

500m/년 제품 수율 97.3b| (P = 110; CHO 및 COOH 그룹은 각각 0.09 및 0.5b, 실시예 3. 천연 셀룰로오스 섬유(25g)는 에탄올에 BFB° OEt 용액 존재 하에 15분간 끓여서 파괴됩니다.

산 5.4ml, 알코올 500ml를 압착하여 2.5배 증가

무게를 재고 110℃에서 1.5시간 동안 유지한 후, 일부 에탄올, 물, 에탄올로 산을 세척하고 공기 중에 건조시켰다.

가열 전 실시예 1, 30에 기술된 방법으로 측정한 비표면적은 19.5m/r이다. 1시간 후

105도에서 2번의 예열은 비표면적을 150m2/g으로 증가시킵니다.

제품 수율 96.6b; SP = 130.

회분 함량 0.77%.

35 cnocoai가 제안했습니다. 분말형 셀룰로오스를 형성하면 고도로 발달된 다공성 구조와 넓은 비표면적을 가진 샘플을 얻을 수 있습니다. 이는 알려진 셀룰로오스 분말에 비해 이 값을 10배 이상 초과하며, 비교적 빠르고 간단한 기술을 사용합니다.

셀룰로오스를 루이스산으로 처리하여 다공성 구조를 갖는 셀룰로오스 분말을 제조하는 방법

50 후속 열처리, 세척 및 건조를 거쳐 고도로 발달된 다공성 구조를 갖는 분말을 얻기 위해 55 끓는점에서 10~15분간 처리하고, 건조시킨 후 결과물을 얻는 것을 특징으로 하는 분말을 OO~110C에서 30~60분 동안 보관합니다.

시험 중 고려된 정보 출처

목표:개발에 대한 진화적 아이디어의 형성을 계속합니다. 유기농 세계그리고 원핵생물과 진핵생물로의 구분; 원핵 세포에 대한 지식을 개발합니다.

장비: 핸드 아웃주제: "원핵 세포의 구조적 특징", 교과서 그림.

수업 진행

나.연구한 자료에 대한 지식을 반복하고 테스트합니다.

1. 구두 조사. 핵의 구조와 기능.

2. 옵션에 따른 서면 작업. 질문은 칠판에 적혀 있습니다.

나 옵션.

단백질 합성은 (리보솜)에서 발생합니다.
세포 운동을 제공하는 구조(섬모 및 편모).
세포 구조, 포함 유전 물질 DNA(핵)의 형태로 존재합니다.
탄수화물 합성이 일어나는 세포 소기관(색소체).
물질(리소좀)을 분해하는 효소가 포함된 단일 막 구조입니다.

II 옵션.

세포를 대사 반응이 일어나는 별도의 구획으로 나누는 막 시스템을 EPS(EPS)라고 합니다.
세포에서 합성된 물질이 포장되는 막 실린더, 소포의 스택(골지 복합체).
에너지가 ATP 분자(미토콘드리아)의 형태로 저장되는 이중막 세포 소기관입니다.
세포 강도와 영구적인 모양(세포벽)을 제공하는 다공성 셀룰로오스 구조입니다.
세포의 모든 소기관(세포질)을 포함하는 세포의 주요 물질입니다.

II. 새로운 자료를 학습합니다.

세포 조직의 수준은 무엇입니까?

원핵 세포라고 불리는 세포는 무엇입니까?

원핵생물은 어떤 생물인가?

원핵 생물은 특성을 유지합니다 가장 깊은 고대: 매우 심플하게 디자인되었습니다.

박테리아는 전형적인 원핵 세포입니다. 그들은 물, 흙, 음식 등 어디에나 삽니다. 박테리아는 생명체의 원시적인 형태로 가장 지구상에 출현한 생물의 종류에 속한다고 추측할 수 있다. 초기 단계지구상의 생명체 발달.

분명히 박테리아는 원래 바다에 살았습니다. 현대의 미생물은 아마도 그들에게서 유래했을 것이다. 인간은 충분히 강한 배율을 제공하는 렌즈를 만드는 방법을 배운 후에 비교적 최근에 박테리아의 세계에 대해 알게되었습니다. 이후 몇 세기 동안의 기술 발전으로 박테리아와 기타 원핵 생물을 자세히 연구하는 것이 가능해졌습니다.

박테리아의 크기는 1에서 10-15 마이크론까지 매우 다양합니다.

박테리아를 묘사한 그림을 보세요. 어떤 모양을 가질 수 있습니까?

모양에 따라 구형 세포는 구균, 길쭉한 세포는 막대형 또는 간균, 나선형 세포는 스피릴라로 분류됩니다. 미생물은 개별적으로 존재할 수도 있고 클러스터를 형성할 수도 있습니다.

박테리아는 호기성 또는 호기성 환경에서만 살 수 있습니다. 혐기성 조건, 또는 둘 다. 호흡, 발효, 광합성 과정을 통해 필요한 에너지를 얻습니다.

박테리아의 어떤 구조적 특징을 확인할 수 있습니까?

박테리아의 주요 구조적 특징은 껍질에 의해 제한된 핵이 없다는 것입니다. 박테리아의 유전 정보는 하나의 염색체에 담겨 있습니다. 하나의 DNA 분자로 구성된 박테리아 염색체는 고리 모양이며 세포질에 잠겨 있습니다. 박테리아 세포는 세포질과 세포벽을 분리하는 막으로 둘러싸여 있습니다. 세포질에는 막이 거의 없습니다. 여기에는 단백질 합성을 수행하는 리보솜이 포함되어 있습니다. 박테리아는 둘로 나누어 번식합니다. 때로는 생식 과정에 성적 과정이 선행되는데, 그 본질은 박테리아 염색체에 새로운 유전자 조합이 출현하는 것입니다. 많은 박테리아는 포자를 형성하는 경향이 있습니다. 분쟁은 영양소가 부족하거나 대사산물이 환경에 과도하게 축적될 때 발생합니다. 포자 내부의 생명 과정은 사실상 중단됩니다. 박테리아 포자는 건조한 상태에서 매우 안정적입니다. 이 상태에서는 급격한 온도 변화에도 불구하고 수백 년, 심지어 수천 년 동안 생존이 가능합니다. 들어가기 유리한 조건, 포자는 활성 박테리아 세포로 변형됩니다.

노트에 박테리아의 구조적 특징을 적어보세요.

“자연과 인간의 삶에서 박테리아의 역할”이라는 주제에 대한 학생의 프레젠테이션. 나머지 학생들은 간단한 요약을 작성합니다.

일부 질병에 대해서는 학교에서 격리가 선언되고 다른 질병에는 선언되지 않는 이유는 무엇입니까? 전염병 예방을 위한 어떤 규칙을 알고 있나요?

III. 연구 자료의 통합 및 일반화.

각 테이블에는 작업이 포함된 자료가 있습니다.

책상 위에는 세포 소기관, 염색체, 핵, 세포 표면 장치의 그림이 혼합되어 있습니다. 원핵 세포 모델을 접습니다. (한 학생이 칠판에서 모델을 만듭니다. 얻은 결과에 대해 토론합니다.) 원핵 세포에 대한 이야기를 쓰고 그 구조와 생명 활동의 특징 중 하나를 차례로 지정합니다.

IV. 숙제.

원핵 세포 구조의 특징.

문학:

10(11)학년 생물학 수업. 세부 계획. – 야로슬라블: 개발 아카데미, 2001
일반 생물학. 10-11학년. V.B 자카로프, S.G. 마몬토프, V.I. 소닌. – M. 버스타드 - 2002

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주제에 대한 화학 보고서:

셀룰로오스

10학년 학생이 작성함

두브키(Dubki) 마을의 중등학교

아그라보바 마리암

셀룰로오스

셀룰로오스, 섬유질, 메인 건축 자재 플로라, 나무 및 기타 고등 식물의 세포벽을 형성합니다. 가장 순수한 천연 형태의 셀룰로오스는 목화씨 털입니다.

정화 및 격리.

현재 산업적으로 중요한 셀룰로오스 공급원은 면화와 목재 펄프 두 가지뿐입니다. 면은 거의 순수한 셀룰로오스이며 인조 섬유 및 비섬유 플라스틱의 출발 물질이 되기 위해 복잡한 가공이 필요하지 않습니다.

면 직물을 만드는 데 사용되는 긴 섬유가 목화 씨앗에서 분리된 후에도 10~15mm 길이의 짧은 털 또는 "보푸라기"(면 솜털)가 남습니다.

보푸라기를 씨앗에서 분리하고 2.5~3% 수산화나트륨 용액으로 2~6시간 동안 가압 가열한 후 세척하고 염소로 표백한 후 다시 세척하고 건조합니다. 결과 제품은 99% 순수 셀룰로오스입니다. 생산량은 80%(wt.)의 린트이며, 나머지는 리그닌, 지방, 왁스, 펙테이트 및 종자 껍질입니다.

목재 펄프는 일반적으로 침엽수 나무로 만들어집니다. 이는 50-60% 셀룰로오스, 25-35% 리그닌, 10-15% 헤미셀룰로오스 및 비셀룰로오스 탄화수소를 포함합니다. 아황산염 공정에서는 목재 칩을 이산화황 및 중아황산칼슘과 함께 140°C에서 압력(약 0.5MPa) 하에 끓입니다. 이 경우 리그닌과 탄화수소가 용액에 들어가고 셀룰로오스가 남습니다.

세척 및 표백 후, 정제된 덩어리를 압지와 유사한 느슨한 종이에 넣고 건조시킵니다. 이 덩어리는 88-97%의 셀룰로오스로 구성되어 있으며 비스코스 섬유와 셀로판은 물론 셀룰로오스 유도체(에스테르 및 에테르)로의 화학적 가공에 매우 적합합니다.

농축된 구리-암모니아(즉, 황산구리와 수산화암모늄 함유) 수용액에 산을 첨가하여 용액에서 셀룰로오스를 재생하는 과정은 1844년경 영국인 J. Mercer에 의해 설명되었습니다.

그러나 구리-암모니아 섬유 산업의 기초를 마련한 이 방법의 최초의 산업적 적용은 E. Schweitzer(1857)에 기인하며, 그 추가 개발은 M. Kramer와 I. Schlossberger(1858)의 장점입니다.

그리고 1892년에야 영국의 Cross, Bevin 및 Beadle은 비스코스 섬유를 생산하는 공정을 발명했습니다. 먼저 셀룰로오스를 강한 가성소다 용액으로 처리한 후 점성(따라서 비스코스라는 이름) 셀룰로오스 수용액을 얻었습니다. 셀룰로오스”를 생성한 다음 이황화탄소(CS2)를 첨가하여 가용성 셀룰로오스 크산테이트를 생성합니다.

작은 둥근 구멍이 있는 방사구금을 통해 이 "방사" 용액의 흐름을 산성 욕조에 짜넣음으로써 셀룰로오스가 레이온 섬유 형태로 재생되었습니다.

좁은 틈이 있는 다이를 통해 용액을 동일한 욕조에 압착하면 셀로판이라는 필름이 얻어졌습니다.

1908년부터 1912년까지 프랑스에서 이 기술을 연구한 J. Brandenberger는 셀로판 제조를 위한 연속 공정에 대한 특허를 최초로 취득한 사람입니다.

화학 구조

셀룰로오스 및 그 파생물의 광범위한 산업적 사용에도 불구하고 현재 허용되는 화학 물질은 구조식셀룰로오스는 1934년에야 W. Haworth에 의해 제안되었습니다.

사실, 1913년부터 실험식 C6H10O5는 잘 세척되고 건조된 시료의 정량 분석을 통해 결정되었습니다(44.4% C, 6.2% H 및 49.4% O).

셀룰로오스 섬유 비스코스

G. Staudinger와 K. Freudenberg의 연구 덕분에 이것이 그림 1에 표시된 것들로 구성된 장쇄 고분자 분자라는 것도 알려졌습니다. 1개의 반복 글루코시드 잔기.

각 단위에는 3개의 수산기가 있습니다. 하나는 1차(-CH2CHOH)이고 2개는 2차(>CHCHOH)입니다.

1920년에 E. Fischer는 단당의 구조를 확립했으며, 같은 해에 셀룰로오스에 대한 X선 연구를 통해 섬유질의 명확한 회절 패턴이 처음으로 나타났습니다. 면 섬유의 X선 회절 패턴은 명확한 결정 방향을 보여 주지만 아마 섬유는 훨씬 더 규칙적입니다. 셀룰로오스가 섬유 형태로 재생되면 결정성이 크게 손실됩니다.

성취의 관점에서 보는 것이 얼마나 쉬운가 현대 과학셀룰로오스의 구조적 화학적 성질은 실제로 1860년부터 1920년까지 정체되어 있었습니다. 과학 분야문제를 해결하는 데 필요합니다.

재생된 셀룰륨오자

비스코스 섬유와 셀로판.

비스코스 섬유와 셀로판은 모두 (용액에서) 셀룰로오스를 재생합니다. 정제된 천연 셀룰로오스는 과량의 농축된 수산화나트륨으로 처리됩니다. 초과분을 제거한 후 덩어리를 분쇄하고 생성된 덩어리를 신중하게 제어되는 조건에서 보관합니다. 이러한 "노화"로 인해 폴리머 사슬의 길이가 감소하여 후속 용해가 촉진됩니다. 그런 다음 분쇄된 셀룰로오스를 이황화탄소와 혼합하고 생성된 크산테이트를 수산화나트륨 용액에 용해시켜 점성 용액인 "비스코스"를 얻습니다. 비스코스가 산성 수용액에 들어가면 셀룰로오스가 재생됩니다. 단순화된 전체 반응은 다음과 같습니다.

방사구금의 작은 구멍을 통해 비스코스를 산성 용액으로 압착하여 얻은 비스코스 섬유는 의류, 휘장, 실내 장식품 직물 제조 및 기술 분야에 널리 사용됩니다. 상당량의 비스코스 섬유가 기술 벨트, 테이프, 필터 및 타이어 코드에 사용됩니다.

셀로판

좁은 슬롯이 있는 방사 구금을 통해 비스코스를 산성 욕조에 압착하여 얻은 셀로판은 세척, 표백 및 가소화 욕조를 거쳐 건조 드럼을 통과하여 롤로 감겨집니다. 셀로판 필름의 표면은 거의 항상 니트로셀룰로오스, 수지, 일종의 왁스 또는 바니시로 코팅되어 수증기의 투과를 줄이고 열 밀봉 가능성을 제공합니다. 코팅되지 않은 셀로판에는 열가소성이 없기 때문입니다.

현대 생산에서는 폴리염화비닐리덴 유형의 폴리머 코팅이 사용됩니다. 왜냐하면 투습성이 낮고 열 밀봉 중에 더 내구성 있는 연결을 제공하기 때문입니다.

셀로판은 주로 포장 산업에서 건조식품, 식품, 담배 제품의 포장재로 널리 사용되며 접착식 포장 테이프의 베이스로도 사용됩니다.

비스코스 스펀지

섬유 또는 필름을 형성하는 것 외에도 비스코스는 적합한 섬유질 및 미세 결정질 재료와 혼합될 수 있습니다. 산 처리 및 물 침출 후 이 혼합물은 비스코스 스폰지 소재(그림 2)로 변환되어 포장 및 단열재로 사용됩니다.

구리-암모니아 섬유

재생 셀룰로오스 섬유는 농축된 구리-암모니아 용액(NH4OH의 CuSO4)에 셀룰로오스를 용해시키고 생성된 용액을 산 침전조에서 섬유로 방사함으로써 산업적 규모로 생산됩니다. 이 섬유를 구리-암모니아 섬유라고 합니다.

셀룰로오스의 성질

화학적 성질.

그림과 같이 1, 셀룰로오스는 위치 1,4에서 에테르 다리로 연결된 글루코시드 잔기 C6H10O5로 구성된 고분자 탄수화물입니다. 각 글루코피라노스 단위에 있는 3개의 하이드록실 그룹은 황산과 같은 적합한 촉매를 사용하여 산과 산 무수물의 혼합물과 같은 유기제로 에스테르화될 수 있습니다.

에테르는 농축된 수산화나트륨의 작용으로 소다 셀룰로오스가 형성되고 이어서 할로겐화 알킬과 반응하여 형성될 수 있습니다.

에틸렌 또는 프로필렌 옥사이드와의 반응으로 수산화 에테르가 생성됩니다.

이러한 수산기 그룹의 존재와 거대분자의 기하학적 구조는 이웃 단위의 강한 극성 상호 인력을 결정합니다. 인력이 너무 강해서 일반 용매로는 사슬을 끊고 셀룰로오스를 용해시킬 수 없습니다.

이러한 유리 수산기 그룹은 또한 셀룰로오스의 흡습성을 높이는 원인이 됩니다. 에스테르화 및 에테르화는 흡습성을 감소시키고 일반 용매에 대한 용해도를 증가시킵니다.

영향을 받고 수용액산은 1,4- 위치에서 산소 다리를 끊습니다. 사슬이 완전히 끊어지면 단당류인 포도당이 생성됩니다. 초기 사슬 길이는 셀룰로오스의 기원에 따라 달라집니다. 이는 자연 상태에서 최대이며 분리, 정제 및 파생 화합물로의 전환 과정에서 감소합니다(표 참조).

셀룰로오스 중합 정도

예를 들어 연마 연삭 중 기계적 전단이 발생하더라도 체인 길이가 감소합니다. 고분자 사슬 길이가 특정 최소값 이하로 줄어들면 셀룰로오스의 거시적 물리적 특성이 변합니다.

산화제는 글루코피라노스 고리를 절단하지 않고 셀룰로오스에 영향을 미칩니다(그림 4). 후속 조치(기후 테스트와 같이 습기가 있는 경우)는 일반적으로 사슬 절단을 초래하고 알데히드 유사 말단 그룹의 수가 증가합니다.

알데히드 그룹은 카르복실 그룹으로 쉽게 산화되기 때문에 천연 셀룰로오스에는 거의 존재하지 않는 카르복실 함량은 대기 영향 및 산화 조건에서 급격히 증가합니다.

모든 폴리머와 마찬가지로 셀룰로오스는 산소, 수분, 공기의 산성 성분 및 햇빛의 결합 작용으로 인해 대기 요인의 영향으로 파괴됩니다.

햇빛의 자외선 성분이 중요하며, 많은 우수한 자외선 차단제가 셀룰로오스 유도체 제품의 수명을 늘려줍니다. 질소 및 황산화물과 같은 산성 공기 성분(항상 존재함) 대기산업 지역) 분해를 가속화하며, 종종 햇빛보다 더 강한 효과를 나타냅니다.

따라서 영국에서는 실제로 밝은 햇빛이 없는 겨울에 대기 조건에 노출되었는지 테스트한 면화 샘플이 여름보다 더 빨리 분해되는 것으로 나타났습니다.

사실은 겨울에 타는 것입니다 대량석탄과 가스로 인해 공기 중 질소와 황산화물 농도가 증가했습니다. 산 제거제, 항산화제 및 UV 흡수제는 셀룰로오스의 풍화 민감도를 감소시킵니다.

자유 수산기 그룹의 대체는 이러한 민감도의 변화를 가져옵니다. 즉, 질산셀룰로오스는 더 빨리 분해되고, 아세테이트와 프로피오네이트는 더 느리게 분해됩니다.

물리적 특성. 셀룰로오스 중합체 사슬은 긴 묶음 또는 섬유로 포장되어 있으며, 규칙적인 결정질 부분과 함께 덜 규칙적인 비정질 부분도 있습니다(그림 5). 측정된 결정화도 백분율은 셀룰로오스의 유형과 측정 방법에 따라 다릅니다. X-ray 데이터에 따르면 그 범위는 70%(면)에서 38-40%(비스코스 섬유)입니다.

X선 구조 분석은 폴리머의 결정질과 비정질 물질 간의 정량적 관계뿐만 아니라 연신 또는 정상적인 성장 과정으로 인한 섬유 배향 정도에 대한 정보도 제공합니다. 회절 고리의 선명도는 결정성의 정도를 특징으로 하며, 회절 반점과 그 선명도는 결정자의 선호 방향의 존재와 정도를 특징으로 합니다.

건식 방사 공정으로 생산된 재활용 셀룰로오스 아세테이트 샘플에서는 결정화도와 배향도가 모두 매우 작습니다.

트리아세테이트 샘플에서는 결정화도가 더 높지만 우선 배향이 없습니다. 180-240 ℃의 온도에서 트리아세테이트를 열처리하면 결정화도가 눈에 띄게 증가하고 열처리와 함께 배향 (신장)이 가장 규칙적인 재료를 제공합니다. 렌이 발견하다 높은 수준결정성과 방향성 모두.

참고자료

1. Bushmelev V.A., Volman N.S. 펄프 및 종이 생산을 위한 공정 및 장치. 엠., 1974

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3. 아킴 E.L. 기타 셀룰로오스, 종이 및 판지의 가공 및 가공 기술. 엘., 1977

4. http://bio.freehostia.com (인터넷 출처)

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