KARBOKSIMETILSELULOSA: KARAKTERISTIK, STRUKTUR, SINTESIS, KEGUNAAN - KIMIA - 2025

The karboksimetil selulosa adalah senyawa yang berasal dari selulosa, polimer glukosa. Ia juga menerima nama selulosa atau permen karet carmellose. Bisa dalam bentuk garam natrium.

Karboksimetilselulosa bersifat higroskopis dan larut dalam air, tidak seperti selulosa, yang tidak larut dalam air. Beberapa gugus –CH ₂ OH dari molekul glukosa yang menyusun selulosa digantikan oleh gugus –CH ₂ OCH ₂ COOH. Substitusi ini memberikan sifat ionik pada strukturnya.

Sumber: Oleh LHcheM, dari Wikimedia Commons

Tapi apakah selulosa itu? Ini adalah biopolimer yang secara eksklusif terdiri dari molekul β-glukosa, dihubungkan oleh ikatan β-1,4-o-glukosidik. Selulosa memiliki rumus (C ₆ H ₁₀ O ₅ ) _n dengan nilai minimum 2000 untuk n. Polimer dapat memiliki struktur linier atau berserat, menjadi penyusun utama dinding sel tumbuhan.

Struktur kompaknya tidak dapat ditembus oleh air dan karenanya tidak dapat larut di dalamnya. Meskipun terdiri dari glukosa, selulosa tidak dapat digunakan oleh hewan, karena mereka kekurangan enzim selulase untuk memutus ikatan β1,4-glukosidik.

Gugus karboksimetil yang melekat pada selulosa memberikan karboksimetilselulosa permukaan bermuatan negatif. Muatan ini memungkinkan penggunaannya dalam teknik kromatografi pertukaran ion, berfungsi sebagai penukar kation yang digunakan dalam pemurnian protein.

Karena sifat hidrofiliknya, karboksimetilselulosa digunakan dalam pengobatan mata kering. Demikian juga, karena sifat ini, telah digunakan dalam pembuatan popok dan produk saniter jenis ini. Aplikasi ini berfungsi sebagai contoh dari daftar besar penggunaan dan / atau aplikasi yang dimiliki senyawa ini.

Karakteristik fisik dan kimia

Rumus

RnOCH ₂ -COOH

Penampilan fisik

Bubuk putih. Sodium karboksimetil selulosa: partikel berserat putih atau susu.

Cium dan rasakan

Tidak berbau dan tidak berasa.

Kelarutan air

Ini larut (20 mg / mL).

Kelarutan dalam pelarut organik

Ini tidak larut dalam metanol, etanol, dietil eter, aseton, kloroform, dan juga dalam benzena.

Titik dekomposisi

274 ° C.

Massa jenis

0,7 - 0,9 g / cm ³ .

Keasaman

Ini mirip dengan asam asetat dan konstanta disosiasi adalah 5 x 10 ^-5 .

Struktur

Sumber: Oleh Elrond, dari Wikimedia Commons

Gambar atas menunjukkan struktur unit monomer karboksimetilselulosa. Perhatikan bahwa H dari gugus hidroksil tersubstitusi oleh gugus CH ₂ COOH; Kecuali untuk kelompok OH di C-3. Artinya, menurut gambar, polimer tidak tersubstitusi sepenuhnya.

Gugus CH ₂ COOH dapat mendeprotonasi dan mengelilingi dirinya sendiri oleh tarikan elektrostatis kation Na ⁺ : CH ₂ COO ^- Na ⁺ . Berkat mereka, karboksimetilselulosa sangat larut dalam air, karena mampu membentuk ikatan hidrogen dengannya (CH ₂ COOH-OH ₂ ). Ini adalah penyebab utama dari karakter hidrofilik dan higroskopisnya yang ditandai.

Juga, gugus-gugus ini lebih banyak daripada hidroksil, sehingga sifat fisikokimia polimer berubah sehubungan dengan selulosa aslinya. Ukurannya yang besar mencegah pembentukan ikatan hidrogen internal, yaitu antara rantai monomerik, sehingga cincin benar-benar terpapar pada interaksi dengan air.

Oleh karena itu, semakin besar derajat substitusi OH oleh CH ₂ COOH, semakin besar pula karakter hidrofilik selulosa yang dihasilkan. Secara mikroskopis perbedaan ini mungkin tidak terlalu jelas; Namun pada skala makroskopis, hal itu sama dengan melarutkan balok kayu dalam wadah berisi air jika terjadi substitusi di tempat.

Perpaduan

Untuk mendapatkan karboksimetilselulosa, dari serat selulosa, prosedur Druvacell diikuti:

A) Serat selulosa diolah dengan isopropanol dan alkali untuk menyebabkan pembengkakan dan ionisasi gugus hidroksil.

B) Serat selulosa dari perlakuan sebelumnya selanjutnya dialkalikan dengan perlakuan dengan NaOH, menurut reaksi berikut:

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) Serat selulosa terikat pada NaOH kemudian bereaksi dengan natrium kloroasetat, sehingga menghasilkan natrium karboksimetilselulosa:

RceOH ∙ NaOH + ClCH ₂ COO ^- Na => RceOCH ₂ COO ^- Na ⁺ + NaCl + H ₂ O

Pengikatan COO ^- kelompok untuk selulosa untuk membentuk merek carboxymethiclulose itu larut dalam air dan lebih reaktif.

Untuk apa (kegunaan)

Karboksimetilselulosa memiliki banyak kegunaan dan aplikasi karena hidrofilisitasnya dan kemampuannya untuk bergabung dengan banyak senyawa. Diantara kegunaannya adalah sebagai berikut.

Makanan

-Ini digunakan sebagai pengental dan penstabil untuk makanan. Selain itu, digunakan sebagai serat makanan dan pengemulsi. Ini digunakan untuk mengocok es krim, krim dan krim, serta membantu pembentukan gel dan puding gelatin.

-Digunakan sebagai agen suspensi dalam jus buah dan sebagai koloid pelindung dalam mayones. Itu juga digunakan untuk menutupi permukaan buah.

-Karena karboksimetilselulosa tidak dimetabolisme oleh tubuh, itu dapat digunakan oleh orang-orang dengan diet rendah kalori.

Obat

Larutan karboksimetilselulosa membentuk gel yang digunakan dalam operasi jantung, toraks, dan kornea.

-Dalam operasi dada, paru-paru distapler dan ditutup dengan larutan karboksimetilselulosa. Hal ini untuk menghindari kebocoran udara yang terdapat di alveoli dan masuknya cairan ke dalam paru-paru.

-Di cabang ortopedi, karboksimetilselulosa digunakan dalam pelumasan sendi, terutama di pergelangan tangan, lutut, dan pinggul. Larutan polimer disuntikkan ke dalam sendi untuk mencegah erosi, peradangan, dan kemungkinan kerusakan tulang rawan.

-Ini digunakan dalam pengobatan kekeringan dan iritasi mata. Ini juga digunakan sebagai agen pelindung untuk mencegah kerusakan pada bola mata, seperti yang dapat terjadi pada penempatan lensa kontak.

-Karboksimetilselulosa juga digunakan dalam pengobatan sembelit, mendukung pembentukan tinja dengan konsistensi yang sesuai. Ini digunakan sebagai pencahar.

-Kombinasi karboksimetilselulosa-heparin telah digunakan untuk mencegah adhesi selama operasi.

Industri konstruksi

- Bertindak sebagai agen penstabil dan hidrofilik di sebagian besar sediaan semen dan bahan konstruksi. Ini meningkatkan dispersi pasir di semen, selain itu juga meningkatkan aksi perekat semen.

-Ini juga digunakan sebagai bagian dari perekat untuk kertas pelapis.

Dalam deterjen

Cabang industri yang mungkin memiliki konsumsi karboksimetilselulosa tertinggi adalah produksi sabun dan deterjen. Ini bertindak sebagai agen penghambat yang mencegah lemak, dikeluarkan dari permukaan kain oleh deterjen, bergabung kembali dengan mereka.

Perekat

-Ini digunakan dalam elaborasi perekat untuk kertas, karena tidak menodainya, tidak mengeluarkan bau dan dapat dilepas. Ini membuatnya ideal untuk digunakan dalam memperbaiki buku atau bahan lainnya.

-Ini juga telah diuji dalam campuran dengan pati dan fenol formaldehida untuk elaborasi lem yang memungkinkan penyatuan lembaran kayu.

Industri anggur

Ini digunakan untuk menghindari pengendapan garam tartarat yang ada dalam anggur.

Industri kertas

-Lapisan dengan preparat karboksimetilselulosa dari kertas lilin dan karton mengurangi konsumsi lilin. Ini juga mengurangi konsumsi tinta cetak, menghasilkan permukaan gloss yang lebih tinggi. Selain itu, permukaan kertas memiliki kehalusan yang lebih baik dan ketahanan yang lebih besar terhadap gemuk.

-Carboxymethylcellulose meningkatkan ikatan antara serat kertas, meningkatkan pewarnaannya. Ini juga digunakan sebagai dispersan tambahan dalam ekstrusi serat pulp selulosa, menghindari flokulasinya.

pertanian

Karboksimetilselulosa bertindak sebagai agen pendispersi pestisida. Selain itu, digunakan sebagai lem untuk merekatkan insektisida ke permukaan daun tanaman. Dalam beberapa kesempatan, ini digunakan sebagai bantuan dalam degradasi beberapa pupuk yang sangat berpolusi.

Kosmetik

Ini digunakan sebagai pengental, penstabil dan pembentuk film dalam krim, lotion, sampo, dan produk perawatan rambut. Selain itu, digunakan dalam persiapan gel untuk digunakan dalam pembersihan gigi.

Cat

Ini digunakan dalam produksi cat dan pernis berbasis minyak, bertindak sebagai agen pengental dan pendispersi untuk pigmen dalam cairan.

Plastik

Ini digunakan untuk meningkatkan viskositas lateks.

Keramik

Ini digunakan untuk menggabungkan potongan porselen, karena larutan karboksimetilselulosa berasal dari saat memanggang sedikit abu.

Industri tekstil

-Ini digunakan dalam bentuk mentah untuk menghindari deformasi kain. Karboksimetilselulosa, dalam kombinasi dengan pati, digunakan dalam binatu. Ini juga digunakan dalam finishing kain. Selama pembuatannya, kain diresapi dengan karboksimetilselulosa dan kemudian diolah dengan asam dan panas.

-Ini digunakan dalam pencetakan kain, berkolaborasi sebagai agen pengental untuk cat dan pernis tekstil.

Industri farmasi

-Carboxymethylcellulose digunakan dalam pelapisan tablet obat. Polimer tidak larut dalam kondisi asam lambung, tetapi larut di usus kecil, tempat agen terapeutik diserap.

-Ini juga digunakan sebagai pembentuk gel, pembawa obat dalam bentuk salep. Selanjutnya, digunakan sebagai zat penstabil dalam suspensi dan emulsi. Ini digunakan sebagai bioadhesif dalam tablet yang mengikat lendir tubuh.

Referensi

1. Sidley Chemical. (2018). Sifat Sodium Carboxymethyl Cellulose. Dipulihkan dari: celluloseether.com
2. Wikipedia. (2018). Karboksimetilselulosa. Diperoleh dari: es.wikipedia.org
3. QuimiNet. (11 Oktober 2006). Berbagai aplikasi karboksimetilselulosa. Diperoleh dari: quiminet.com
4. Gamboni J. & col. (sf). Optimasi proses karboksimetilasi selulosa dari ampas tebu. . Diperoleh dari: aaiq.org.ar
5. Kombinasi karboksimetilelulosa-heparin untuk pencegahan adhesi bedah. (2017) Jurnal penelitian bedah 213: 222-233.