Características da carboximetilcelulose, estrutura, síntese, usos

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Sherman Hoover

O carboximetilcelulose É um composto derivado da celulose, um polímero da glicose. Também recebe os nomes de celulose ou goma carmelose. Pode estar na forma de sal de sódio.

A carboximetilcelulose é higroscópica e solúvel em água, ao contrário da celulose, que é insolúvel em água. Tem alguns grupos -CH substituídosdoisOH das moléculas de glicose que formam a celulose por grupos -CHdoisOCHdoisCOOH. Essa substituição confere propriedades iônicas à sua estrutura..

Fonte: Por LHcheM [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) ou CC BY-SA 3.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], da Wikimedia Commons

Mas o que é celulose? É um biopolímero composto exclusivamente por moléculas de β-glicose, ligadas por ligações β-1,4-o-glucosídicas. A celulose tem a fórmula (C6H10OU5)n com um valor mínimo de 2.000 para n. O polímero pode ter estrutura linear ou fibrosa, sendo o principal constituinte da parede celular vegetal.

Sua estrutura compacta é impenetrável pela água e, portanto, insolúvel nela. Apesar de ser composta por glicose, a celulose não pode ser utilizada por animais, pois lhes falta a enzima celulase para quebrar as ligações β1,4-glucosídicas..

O grupo carboximetil ligado à celulose dá à carboximetilcelulose uma superfície carregada negativamente. Essas cargas permitem seu uso na técnica de cromatografia de troca iônica, funcionando como um trocador catiônico que é utilizado na purificação de proteínas..

Devido à sua propriedade hidrofílica, a carboximetilcelulose é utilizada no tratamento de olhos secos. Da mesma forma, devido a essa propriedade, tem sido utilizado na fabricação de fraldas e produtos sanitários desse tipo. Estas aplicações servem como exemplo da enorme lista de utilizações e / ou aplicações que este composto possui.

Índice do artigo

  • 1 Características físicas e químicas
    • 1.1 Fórmula
    • 1.2 Aparência física
    • 1.3 Cheirar e saborear
    • 1.4 Solubilidade em água
    • 1.5 Solubilidade em solventes orgânicos
    • 1.6 Ponto de decomposição
    • 1.7 Densidade
    • 1.8 Acidez
  • 2 Estrutura
  • 3 Síntese
  • 4 Para que serve (usa)
    • 4.1 Alimentos
    • 4.2 Remédio
    • 4.3 Indústria da construção
    • 4.4 Em detergentes
    • 4.5 Adesivos
    • 4.6 Indústria do vinho
    • 4.7 Indústria de papel
    • 4.8 Agricultura
    • 4.9 Cosméticos
    • 4.10 Pinturas
    • 4.11 Plásticos
    • 4.12 Cerâmica
    • 4.13 Indústria Têxtil
    • 4.14 Indústria Farmacêutica
  • 5 referências

Características físicas e químicas

Fórmula

RnOCHdois-COOH

Aspecto físico

Pó branco. Carboximetilcelulose de sódio: partículas fibrosas brancas ou leitosas.

Cheirar e provar

Inodoro e insípido.

Solubilidade em água

É solúvel (20 mg / mL).

Solubilidade em solventes orgânicos

É insolúvel em metanol, etanol, éter dietílico, acetona, clorofórmio e também em benzeno.

Ponto de decomposição

274ºC.

Densidade

0,7 - 0,9 g / cm3.

Acidez

É semelhante ao do ácido acético e sua constante de dissociação é 5 x 10-5.

Estrutura

Fonte: Por Elrond [CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], do Wikimedia Commons

A imagem superior mostra a estrutura de uma unidade monomérica de carboximetilcelulose. Observe que o H dos grupos hidroxila são substituídos pelos grupos CHdoisCOOH; exceto para o grupo OH em C-3. Ou seja, de acordo com a imagem, o polímero não é totalmente substituído.

Grupos CHdoisCOOH pode ser desprotonado e rodeado pela atração eletrostática de Na cátions+: CHdoisCOO-N / D+. É graças a eles que a carboximetilcelulose é muito solúvel em água, pois é capaz de formar ligações de hidrogênio com ela (CHdoisCOOH-OHdois) Esta é a principal causa de seu acentuado caráter hidrofílico e higroscópico..

Além disso, esses grupos são muito mais volumosos do que os hidroxilos, de modo que as propriedades físico-químicas do polímero mudam em relação à celulose original. Seu grande tamanho evita a formação de ligações de hidrogênio internas, ou seja, entre as cadeias monoméricas, deixando os anéis totalmente expostos às interações com a água..

Portanto, quanto maior o grau de substituição de OH por CHdoisCOOH, maior será o caráter hidrofílico da celulose resultante. Microscopicamente, essa diferença pode não ser muito óbvia; mas em escalas macroscópicas, seria igual a ser capaz de dissolver um bloco de madeira em um recipiente de água se tais substituições ocorressem no local..

Síntese

Para obter carboximetilcelulose, a partir de fibras de celulose, o procedimento Druvacell é seguido:

A) As fibras de celulose são tratadas com isopropanol e álcalis para produzir o seu inchaço e a ionização dos grupos hidroxila.

B) As fibras de celulose do tratamento anterior são posteriormente alcalinizadas por tratamento com NaOH, de acordo com a seguinte reação:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) As fibras de celulose ligadas a NaOH, em seguida, reagem com cloroacetato de sódio para produzir carboximetilcelulose de sódio:

RceOH ∙ NaOH + ClCHdoisCOO-Na => RceOCHdoisCOO-N / D+    +    NaCl + HdoisOU

A união do grupo COO- a celulose para dar origem à carboximeticlulose a torna solúvel em água e mais reativa.

Para que serve (usa)

A carboximetilcelulose tem numerosos usos e aplicações devido à sua hidrofilicidade e sua capacidade de se combinar com vários compostos. Entre seus usos estão os seguintes.

Comida

-É utilizado como espessante e estabilizante em alimentos. Além disso, é usado como fibra alimentar e emulsificante. É utilizado no batido de sorvetes, cremes e cremes, além de auxiliar na formação de géis em gelatinas e pudins..

-É usado como agente de suspensão em sucos de frutas e como colóide protetor na maionese. Também é usado para cobrir a superfície das frutas..

-Como a carboximetilcelulose não é metabolizada pelo corpo, ela pode ser usada por pessoas em uma dieta de baixa caloria.

Medicamento

-Soluções de carboximetilcelulose formam géis usados ​​em cirurgias cardíacas, torácicas e corneanas.

-Em operações de tórax, os pulmões são grampeados e cobertos com uma solução de carboximetilcelulose. Isso para evitar vazamentos do ar contido nos alvéolos e a entrada de fluidos nos pulmões..

-Na área da ortopedia, a carboximetilcelulose é utilizada na lubrificação das articulações, principalmente nos punhos, joelhos e quadris. A solução de polímero é injetada nas articulações para evitar erosão, inflamação e possível destruição da cartilagem.

-É utilizado no tratamento de olhos secos e irritados. Também é usado como agente de proteção para evitar danos ao globo ocular, como pode ocorrer na colocação de lentes de contato.

-A carboximetilcelulose também é utilizada no tratamento da constipação, favorecendo a formação de fezes com consistência adequada. É usado como laxante.

-Uma combinação de carboximetilcelulose-heparina tem sido usada para a prevenção da adesão durante as cirurgias.

Indústria de construção

-Ele atua como um agente estabilizador e hidrofílico na maioria das preparações de cimento e materiais de construção. Melhora a dispersão da areia no cimento, além de aumentar a ação adesiva do cimento.

-Também é usado como parte dos adesivos para papéis de estofamento.

Em detergentes

O ramo da indústria que talvez tenha o maior consumo de carboximetilcelulose é a produção de sabões e detergentes. Atua como um agente inibidor que evita que as gorduras, removidas da superfície dos tecidos pelos detergentes, os reconectem.

Adesivos

-É utilizado na elaboração de adesivos para o papel, pois não mancha, não exala odor e é removível. Isso o torna ideal para uso na reparação de livros ou outros materiais..

-Também foi testado em misturas com amido e fenol formaldeído para a produção de colas que permitem a união de chapas de madeira..

Industria do vinho

É utilizado para evitar a precipitação dos sais tartáricos presentes no vinho.

Indústria de papel

-O revestimento de papéis e cartões encerados com preparações de carboximetilcelulose reduz o consumo de ceras. Também reduz o consumo de tinta de impressão, resultando em superfícies de maior brilho. Além disso, a superfície do papel possui maior lisura e maior resistência à graxa.

-A carboximetilcelulose melhora a ligação entre as fibras do papel, melhorando sua coloração. Também é utilizado como dispersante auxiliar na extrusão das fibras da polpa de celulose, evitando sua floculação..

agricultura

A carboximetilcelulose atua como um agente dispersante para pesticidas. Além disso, é usado como cola para unir o inseticida à superfície das folhas das plantas. Em algumas ocasiões, é usado como um auxiliar na degradação de alguns fertilizantes altamente poluentes.

Cosméticos

É utilizado como espessante, estabilizador e formador de filme em cremes, loções, xampus e produtos para os cabelos. Além disso, é utilizado na preparação de géis para uso na limpeza dentária..

Tintas

É utilizado na produção de tintas e vernizes à base de óleo, atuando como espessante e dispersante de pigmentos em fluidos..

Plásticos

Usado para aumentar a viscosidade do látex.

Cerâmica

É utilizado para unir peças de porcelana, pois as soluções de carboximetilcelulose originam poucas cinzas na queima..

Indústria têxtil

-É utilizado em sua forma bruta para evitar a deformação dos tecidos. A carboximetilcelulose, em combinação com o amido, é usada em lavanderias. Também é utilizado no acabamento de tecidos. Durante sua fabricação, os tecidos são impregnados com carboximetilcelulose e, em seguida, tratados com ácido e calor.

-É utilizado na estamparia de tecidos, colaborando como agente espessante para tintas e vernizes têxteis..

Indústria farmacêutica

-A carboximetilcelulose é usada no revestimento de comprimidos de drogas. O polímero é insolúvel em condições estomacais ácidas, mas solúvel no intestino delgado, onde os agentes terapêuticos são absorvidos..

-Ele também é usado como formador de gel, transportadores de drogas na forma de pomadas. Além disso, é usado como agente estabilizador em suspensões e emulsões. É usado como bioadesivo em comprimidos que se ligam ao muco corporal.

Referências

  1. Sidley Chemical. (2018). Propriedades da carboximetilcelulose de sódio. Recuperado de: celuloseether.com
  2. Wikipedia. (2018). Carboximetilcelulose. Recuperado de: es.wikipedia.org
  3. QuimiNet. (11 de outubro de 2006). As várias aplicações da carboximetilcelulose. Recuperado de: quiminet.com
  4. Gamboni J. & col. (s.f.). Otimização do processo de carboximetilação da celulose do bagaço da cana-de-açúcar. [PDF]. Recuperado de: aaiq.org.ar
  5. Uma combinação de carboximetilelulose-heparina para a prevenção de aderências cirúrgicas. (2017) The Journal ofurgical research 213: 222-233.

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