植物资源化学重点
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考试2010-07-09 23:23:38阅读16评论0 字号：大中小订阅第四章纤维素 纤维素是世界上最丰富的可再生的天然资源，分布极为广泛。纤维素是细胞壁的骨架物质。电机智能监控器
含量：木材 40~50%
禾本科 40~45%
棉花 95~99%
苎麻 80~90%
苔藓 25~30%
纤维素概念:
b-D-吡喃型葡萄糖基通过1→4苷键连接而成的线型高分子化合物。 peepm
D、L和a、b 开链式葡萄糖
第一节纤维素的结构
纤维素的结构包括两个方面：激光投影键盘
2、纤维素的超分子结构（纤维素大分子相互之间的关系）
一、纤维素大分子的化学结构
元素组成： C：44.4%；H：6.17%；O：49.38%
分子式： (C6H10O5)n，基环分子量C6H10O5 = 162。
非还原性端基中间糖基还原性端基
由b-D-吡喃型葡萄糖基构成的线型分子；
基本重复单元为纤维素二糖。
连接方式：1→4 b-苷键（glycoside linkage）
纤维素大分子具有方向性
二、纤维素的超分子结构
超分子结构：纤维素大分子之间的排列情况（聚集状态），即由纤维素大分子排列而成的聚集体的结构。
根据X-射线研究，纤维素大分子的聚集体为两相结构。
1、纤维素超分子结构理论
两相结构理论要点
结晶区分子排列规则、紧密，呈现清晰的X-射线衍射图谱；无定形区分子排列松散，规则性差，没有清晰的X-射线衍射图谱。
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结晶区和无定形区之间没有明显的界限，而是逐步过渡。
氢键：当H以其主价键与负电性很强的原子结合后，再以副价键与另一个负电性很强的原子相连接所形成的键。金属丝的杨氏模量
形成氢键的条件：
a、有一个与负电性很强的原子成共价结合的氢原子(H)；
b、另有一个负电性很强的具有未共用电子对的原子（N、O、F)；
c、相互距离小于2.8~3.0?。
纤维素分子羟基上的“H”原子与相邻羟基上的“O”原子之间可以形成氢键。包括：分子内氢键和分子间氢键。
分子内氢键：使分子僵硬、挺直；
分子间氢键：使分子成束（构成原纤丝，进一步构成微纤丝）
纤维素大分子的分子内氢键与分子间氢键
天然纤维素（ac平面）
分子内氢键：
O(6) - O(2)H
O(3)H –基环O(5)
分子间氢键：
O(3) - O(6)H
氢键理论说明结晶区和无定形区
纤维素大分子间形成氢键的多少、强弱不同，形成了结晶区和无定形区。
结晶区：氢键多且集中，故分子排列紧密、有规则；
无定形区：氢键少且分散，故分子排列疏松，规则性差。
每个氢键的引力很小（20.9~33.5 kJ/mol），但由于氢键很多，总的引力很大。
结晶区内的-OH基本上全部形成氢键。
4.2 纤维素的物理化学性质
主要介绍纤维素的吸湿、润胀和溶解。
4.2.1 纤维素的吸湿
吸湿：纤维素在空气中吸收水分。
吸湿的本质是：纤维素大分子上的-OH与H2O形成氢键。
吸湿仅仅发生在无定形区，不影响到结晶区。
为什么?
原因：无定形区大分子上的-OH只是部分地形成氢键，还有部分是游离的，能与空气中的H2O形成氢键结合。
干的纤维素置于大气中能从空气中吸收水分到一定的水分含量。
当纤维素自大气中吸收水分或水蒸汽时，称为吸附；
当大气中降低了蒸汽分压，自纤维素放出水或蒸汽时称为解吸。
等温吸附曲线：一定温度下，干纤维素在空气中吸湿变湿的曲线；
等温解吸曲线：一定温度下, 湿纤维素在空气中蒸发除去水分变干的曲线。
干纤维素的吸湿情况：
（1）0~20%很快：无定形区游离-OH吸水；
（2）20~60% 较慢：破坏分散的氢键后再吸水；
（3）>60% 很快：吸附多层水。
吸湿后的纤维素烘干后，X-射线图没有发生任何变化。
说明：吸湿仅仅发生在无定形区。
吸湿性随无定形区比例的增大面增加。
一般：天然纤维素<；碱处理过的纤维素<；再生纤维素
解吸过程与吸附过程相反，即先失去多层水，然后失去氢键结合水。
解吸存在滞后现象，即在同一相对湿度下（除0和100%），吸附时
的含水量总是低于解吸时的含水量。
原因：吸附时先要破坏无定形区的氢键才能吸水，分子内有一定的
应力抵抗这种破坏，氢键不可能全部打开；而解吸时，润湿了的纤维脱水收缩，无定形区纤维素分子间的氢键重新形成，但由于同样受内部阻力的抵抗，已被
吸附的水不容易挥发，即纤维素与水分子之间的氢键不能全部可逆地被打开，
故吸着的水较多。
木材纤维素与棉花纤维素相比：
（1）木材纤维素比棉花纤维素吸湿量大，说明无定形区较多，结晶
度较低；
（2）木材纤维素解吸滞后比棉花严重，与无定形区游离-OH有关，说
明木材纤维素无定形区游离-OH较多。
4.2.2 纤维素的润胀和溶解
4.2.2.1 润胀和溶解的基本概念
润胀：纤维素纤维吸收极性液体后，体积增大，内聚力下降，纤维变软，但仍保持外观形态。
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