Применение химических веществ группы углеводов в росписи тканей

и семенах. Он представляет собой белый порошок, нерастворимый в холодной

воде и образующий коллоидный раствор в горячей воде.

Крахмал — это природный полимер, образованный остатками а-глю-козы. Он

существует в двух формах: амилоза и амшопектин. Амилоза растворима в воде и

представляет собой линейный полимер, в котором остатки ос-глюкозы связаны

друг с другом через первый и четвертый атомы углерода.

Крахмал - это первый видимый продукт фотосинтеза. При фотосинтезе

крахмал образуется в растениях и откладывается в корнях, клубнях,

семенах. Зерна риса, пшеницы, ржи и других злаков содержат 60-80% крахмала,

клубни картофеля - 15-20%. Крахмальные зерна растений различаются по

внешнему виду, что хорошо видно, когда их рассматриваешь под микроскопом.

Внешний вид крахмала хорошо всем известен: это белое вещество,

состоящее из мельчайших зерен, напоминающих муку, поэтому его второе

название «картофельная мука».

Крахмал не растворим в холодной воде, в горячей набухает и постепенно

растворяется, образуя вязкий раствор (клейстер).

При быстром нагревании крахмала происходит расщепление гигантской

молекулы крахмала на мелкие молекулы полисахаридов, называемых декстринами.

Декстрины имеют общую молекулярную формулу с крахмалом (С6Н12О5)х, разница

лишь в том, «х» в декстринах меньше «n» в крахмале.

Пищеварительные соки содержат несколько разных ферментов, которые при

низкой температуре доводят гидролиз крахмала до глюкозы:

(С6Н10О5) ------- (С6Н10О5)х --------- С12Н22О11 ---------

С6Н12О6

крахмал ряд декстрин

мальтоза глюкоза

Еще быстрее декстринизация идет в присутствии кислоты:

Н2SО4 t

(С6Н10О5)n ------------ n Н2О --------------- n С6Н12О6

Ферментативный гидролиз (разложение путем брожения) крахмала имеет

промышленное значение в производстве этилового спирта из зерна и картофеля.

Процесс начинается с превращением крахмала в глюкозу, которую затем

сбраживают. Используя специальные культуры дрожжей и изменяя условия,

можно направить брожение и в сторону получения бутилового спирта, ацетона,

молочной, лимонной и глюконовой кислот.

Подвергая крахмал гидролизу кислотами, можно получить глюкозу в виде

чистого кристаллического препарата или в виде патоки - окрашенного

нескристаллизирующего сиропа.

Наибольшее значение крахмал имеет в качестве пищевого продукта: в виде

хлеба, картофеля, круп, являясь главным источником в нашем рационе питания.

Кроме того, чистый крахмал применяется в пищевой промышленности в

производстве кондитерских и кулинарных изделий, колбас. Значительное

количество крахмала употребляется для проклеивания тканей, бумаги, картона,

производства канцелярского клея.

В аналитической химии крахмал служит индикатором в йодометрическом

методе титрования. Для этих случаев лучше применять очищенную амилозу, т.к.

ее растворы не загустевают, а образуемая с йодом окраска более интенсивна.

В медицине и фармации крахмал применяется для приготовления присыпок,

паст (густых мазей), а также при производстве таблеток.

В животном мире роль «запасного крахмала» играет родственный крахмалу

полисахарид - гликоген. Гликоген содержится во всех животных тканях.

Особенно много его в печени (до 20%) и в мышцах (4%).

[pic]

Фрагмент амилозы выглядит следующим образом:

Линейная полимерная цепь в молекуле амилозы свернута в спираль. Внутри

спирали находится канал размером 0,5 нм, который может захватывать

некоторые молекулы, например молекулу йода. Образующийся комплекс амилозы и

йода имеет характерное синее окрашивание. Эта реакция служит для

обнаружения йода.

В отличие от амилозы, амилопектин не растворим в воде и имеет

разветвленное строение. В его молекуле остатки ?-глюкозы связаны не только

1,4-связями, но и 1,6-связями:

Химические свойства.

При нагревании в кислой среде крахмал гидро-лизуется с разрывом связей

между остатками a-глюкозы. При этом образуется ряд промежуточных продуктов,

в частности мальтоза. Конечным продуктом гидролиза является глюкоза:

Н+, t

(С6Н10О5)n + nН2О ———> nС6Н12О6.

Эта реакция имеет важное промышленное значение, поскольку из глюкозы

получают этанол, молочную кислоту и другие ценные продукты.

Крахмал — это ценный питательный продукт. Он входит в состав хлеба,

картофеля, круп и наряду с сахарозой является важнейшим источником

углеводов в человеческом организме.

б) Целлюлоза

Строение молекул. Молекулярная формула целлюлозы (C6H10O5)n, как и у

крахмала. Целлюлоза тоже является природным полимером. Ее макромолекула

состоит из многих остатков молекул глюкозы. Может возникнуть 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 молекул р-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.

Нахождение в природе.

Целлюлоза, так же как и крахмал, образуется в растениях при реакции

фотосинтеза. Она является основной составной частью оболочки растительных

клеток; отсюда происходит ее название — целлюлоза («целлула» — клетка).

Волокна хлопка — это почти чистая целлюлоза (до 98%). Волокна льна и

конопли тоже состоят главным образом из целлюлозы. В древесине ее

содержится примерно 50%.

Получение.

Образцом почти чистой целлюлозы 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 150 "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.

Физические свойства. Целлюлоза — волокнистое вещество, нерастворимое

ни в воде, ни в обычных органических растворителях. Растворителем ее

является реактив Швейцера — раствор гидроксида меди (II) с аммиаком, с

которым она одновременно и взаимодействует.

Химические свойства. Одно из наиболее характерных свойств целлюлозы —

способность в присутствии кислот подвергаться гидролизу с образованием

глюкозы. Аналогично крахмалу гидролиз целлюлозы протекает ступенчато.

Суммарно этот процесс можно изобразить так:

(С6Н10О5)n + nН2О Н2SO4 nСбН12О6

Так как в молекулах целлюлозы имеются гидроксиль-ные группы, то для

нее характерны реакции этерификации. Из них практическое значение имеют

реакции целлюлозы с азотной кислотой и ангидридом уксусной кислоты.

При взаимодействии целлюлозы с азотной кислотой в присутствии

концентрированной серной кислоты в зависимости от условий образуются

динитроцеллюлоза и три-нитроцеллюлоза, являющиеся сложными эфирами:

При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом (в присутствии

уксусной и серной кислот) получается триацетилцеллюлоза или

диацетилцеллюлоза:

Целлюлоза горит. При этом образуются оксид углерода (IV) и вода.

При нагревании древесины без доступа воздуха происходит разложение

целлюлозы и других веществ. При этом получаются древесный уголь, метан,

метиловый спирт, уксусная кислота, ацетон и другие продукты.

Применение.

Целлюлоза используется человеком с очень древних времен. Ее применение

весьма разнообразно. Основные продукты, получаемые из древесины.

Большое значение имеют продукты этерификации целлюлозы. Так, например,

из ацетилцеллюлозы получают ацетатный шелк. Для этого триацетилцеллюлозу

растворяют в смеси дихлорметана и этанола. Образовавшийся вязкий раствор

продавливают через фильеры — металлические колпачки с многочисленными

отверстиями (рис. 36). Тонкие струи раствора опускаются в шахту, через

которую противотоком проходит нагретый воздух. В результате растворитель

испаряется и триацетил целлюлоза выделяется в виде длинных нитей, из

которых прядением изготовляют ацетатный шелк Ацетил целлюлоза идет также на

производство негорючей пленки и органического стекла, пропускающего

ультрафиолетовые лучи.

Тринитроцеллюлоза (пироксилин) используется как взрывчатое вещество и

для производства бездымного пороха. Для этого тринитроцеллюлозу растворяют

в этил-ацетате или в ацетоне. После испарения растворителей компактную

массу размельчают и получают бездымный порох. Динитроцеллюлоза

(коллоксилин) применяется также для получения коллодия. В этих

целях ее растворяют в смеси спирта и эфира. После испарения

растворителей образуется плотная пленка — коллодий, применяемый в медицине.

Динитроцеллюлоза идет также на производство пластмассы

целлулоида. Его получают путем сплавления ди-нитроцеллюлозы с камфорой.

Целлюлоза (клетчатка) — основное вещество растительных клеток.

Древесина на 50% состоит из целлюлозы, а хлопок и лен — это практически

чистая целлюлоза.

Целлюлоза представляет собой твердое волокнистое вещество, нерастворимое

в воде, но растворимое в аммиачном растворе гидроксида меди (II) (реактиве

Швейцера).

Целлюлоза — природный полимер. В отличие от крахмала, ее молекулы

состоят только из линейных цепей, содержащих остатки р-глюкозы, которые

связаны через первый и четвертый углеродные атомы. Фрагмент линейной

структуры целлюлозы выглядит следующим образом:

Химические свойства.

Гидролиз целлюлозы происходит при нагревании в кислой среде. Конечным

продуктом гидролиза является глюкоза.

Для целлюлозы характерны реакции образования сложных эфиров. Каждое

структурное звено молекулы целлюлозы содержит по три группы ОН, которые

могут реагировать с азотной и уксусной кислотой:

(С6Н7О2(ОН)3)n + 3nHNO3 ——> (C6H7О2(ONO2)3)n + ЗnН2О. (С6Н7О2(ОН)3)n +

ЗnСН3СООН ——> (C6H7О2 (ОСОСН3)3)n + ЗnН2О

Тринитрат целлюлозы (пироксилин) — взрывчатое вещество, на его основе

готовят бездымный порох. Из триацетата целлюлозы изготавливают лаки,

кинопленку и ацетатное волокно.

IV. Применение химических веществ группы углеводов в росписи тканей.

Свободная роспись

Родиной этой техники считается Древний Китай. Предания относят

возникновение ручной росписи шелковой ткани с помощью кисти еще к Х-ХП

векам.

Если в других странах ткани украшенные ручной росписью применялись

исключительно для национальной и ритуальной одежды, то в Китае батик

применялся и в интерьере. Это были различные настенные панно и ширмы, на

которых изображались пейзажи или растительные мотивы Нередко на них

присутствовали фигуры людей и животных.

Свободная роспись внешне очень близка к восточным техникам живописи

Мягкие живописные переходы, легкое, воздушное исполнение, по характеру

похожи на нежный легкий набросок.

Эта техника требовала oт мастеров твердости руки и точности мазка,

четкости и размытости пятна одновременно. В древних работах не было буйства

красок, и внимание уделялось не столько цвету, сколько оттенкам. Даже очень

светлые элементы имели большой диапазон тоновых градаций, оттенков и

нюансов.

Подобная роспись была также распространена и в Японии, где применялась

как для украшения национальной одежды, так и в качестве декора интерьера.

Возникла и развивалась она под очень сильным влиянием Дзен-буддизма и

традиционной живописи «суибоку».

В свободной росписи существует несколько различных приемов:

- свободная роспись по сухой ткани

- свободная роспись по увлажненной ткани

Прием свободной росписи по загустке.

В качестве загусток используются: сальвитоза, трагант, декстрин, крахмал

и различные клеевые растворы.

Загусткой можно покрывать всю поверхность ткани, а после ее высыхания

работать красителями. Такой прием напоминает рисование по бумаге. Можно

делать как жесткие очертания, так и размывать их. Также работа с

применением загусток дает возможность покрывать ткань не целиком, а

частично и сочетать ее с другими видами росписи. Загустку можно добавлять в

краситель, который становиться похожим на гуашь по консистенции. И работать

им можно как гуашью мазками или перекрывая небольшие плоскости. Таким

красителем можно осуществлять печать по трафарету при помощи губки. Такое

разнообразие приемов обобщает возможности художника занимающегося

искусством батика.

Загустки и их приготовление

1. Сальвитоза. Растворяется в воде при температуре 25 градусов по

Цельсию, образуя загустку большой устойчивости. Смесь, 100-120 г

сальвитозы с 900-880мл воды оставляют на один-два часа, затем

размешивают и процеживают.

2. Трагант — застывший сок кустарника типа каучуконосных Имеет вид

роговидных пластинок белого, желтого и коричневого цветов Для

получения загустки берут траганта 60-80 гр., воды 940-920 мл.

Трагант заливают холодной водой и оставляют на сутки. затем

разваривают на кипящей водяной бане в 1ечение трех-четырех часов.

Готовую загустку протирают через сито.

3. Декстрин клеящее вещество, хорошо растворяется в воде. Загустку из

декстрина готовят так, берут 125-150 г декстрина и 875-850 мл воды,

затем размешивают декстрин с небольшим количеством воды, потом

разваривают в течение часа при помешивании на кипящей водяной бане

до получения прозрачной массы. Готовую загустку процеживают через

сито.

4. Крахмал - картофельный пли рисовый, такая загустка готовится как

трагант.

В работе можно совмещать вышеперечисленные способы и

добиваться, таким образом, разнообразных эффектов.

Страницы: 1, 2