Carboximetilcelulose: características, estrutura, síntese, usos

A carboximetilcelulose é um composto derivado de celulose, um polímero de glicose. Ele também recebe os nomes de goma de celulose ou carmelose. Pode ser apresentado como sal de sódio.

A carboximetilcelulose é higroscópica e solúvel em água, ao contrário da celulose, que é insolúvel em água. Substituiu alguns grupos -CH 2 OH das moléculas de glicose que tornam -se os grupos de celulose -CH 2 OCH 2 COOH. Essa substituição confere propriedades iônicas à sua estrutura.

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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 formado exclusivamente de moléculas de β-glicose, ligadas por ligações β-1,4-o-glucosídicas. A celulose tem a fórmula (C 6 H 10 O 5 ) n com um valor mínimo de 2000 para n. O polímero pode ter uma estrutura linear ou fibrosa, sendo o principal constituinte da parede celular dos vegetais .

Sua estrutura compacta é impenetrável pela água e, portanto, insolúvel nela. Apesar de ser formada pela glicose, a celulose não pode ser utilizada pelos animais , pois não possuem a enzima celulase para romper as ligações β1,4-glucosídicas.

O grupo carboximetil anexado à celulose fornece à carboximetil celulose uma superfície com cargas negativas. Essas cargas permitem seu uso na técnica de cromatografia de troca iônica, funcionando como um trocador de cátions usado na purificação de proteínas.

Devido à sua propriedade hidrofílica, a carboximetilcelulose é usada no tratamento de olhos secos. Da mesma forma, devido a essa propriedade, tem sido utilizada na fabricação de fraldas e produtos sanitários desse tipo. Esses aplicativos servem como um exemplo da enorme lista de usos e / ou aplicativos que esse composto possui.

Características físicas e químicas

Formula

RnOCH 2 -COOH

Aspecto físico

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

Cheiro e sabor

Inodoro e sem gosto.

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

274 ° C.

Densidade

0,7 a 0,9 g / cm 3 .

Acidez

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

Estrutura

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

A estrutura de uma unidade monomérica de carboximetilcelulose é mostrada na imagem acima. Note-se que o H dos grupos hidroxilo são substituídos por grupos CH 2 COOH; exceto o do grupo OH em C-3. Ou seja, de acordo com a imagem, o polímero não é completamente substituído.

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Os grupos CH 2 COOH podem ser desprotonados e rodeadas por atracção electrostática de catiões de Na + CH 2 COO Na + . É através deles que carboximetilcelulose é muito solúvel em água, é capaz de formar ligações de hidrogénio com ele (CH 2 COOH OH 2 ). Essa é a principal causa de seu acentuado caráter hidrofílico e higroscópico.

Da mesma forma, esses grupos são muito mais volumosos 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 pontes internas de hidrogênio, ou seja, entre as cadeias monoméricas, deixando os anéis totalmente expostos às interações com a água.

Portanto, quanto maior é o grau de substituição de OH por CH 2 COOH, o maior a hidrofilicidade da celulose resultante. Microscopicamente, essa diferença pode não ser muito evidente; mas em escalas macroscópicas, seria o mesmo que ser capaz de dissolver um bloco de madeira em um recipiente com água se essas 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 causar inchaço e ionização dos grupos hidroxila.

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

RceOH + NaOH => RceOH ∙ NaOH

C) As fibras de celulose ligadas ao NaOH reagem com o cloroacetato de sódio, produzindo assim carboximetilcelulose de sódio:

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

Binding grupo COO celulose para causar carboximeticlulosa torna solúvel em água e mais reactivo.

Para que serve (usos)

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

Alimento

-É utilizado como espessante e estabilizador de alimentos. Além disso, é usado como fibra alimentar e emulsificante. É utilizado no shake de sorvete, cremes e cremes, além de auxiliar na formação de géis em geléia e pudim.

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

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-Como a carboximetilcelulose não é metabolizada pelo organismo, pode ser usada por pessoas submetidas a uma dieta hipocalórica.

Remédio

-As soluções de carboximetilcelulose formam géis usados ​​em cirurgias cardíacas, torácicas e da córnea.

-Em operações torácicas, os pulmões são grampeados e revestidos com uma solução de carboximetilcelulose. Isso para evitar vazamentos de ar contidos nos alvéolos e a entrada de líquidos nos pulmões.

-No ramo ortopédico, a carboximetilcelulose é utilizada na lubrificação das articulações, principalmente nos pulsos, 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 secura e irritação ocular. Também é usado como agente de proteção para evitar danos ao globo ocular, como pode ocorrer no posicionamento das lentes de contato.

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

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

Indústria da construção

-Atue como agente estabilizante e hidrofílico na maioria das preparações de cimento e materiais de construção. Melhora a dispersão da areia no cimento, também aumenta a ação adesiva do cimento.

-É também usado como parte dos adesivos dos papéis para estofados.

Em detergentes

O ramo da indústria que talvez tenha o maior consumo de carboximetilcelulose está na preparação de sabões e detergentes. Atua como um agente inibidor que impede que as gorduras, removidas da superfície dos tecidos por detergentes, se juntem a elas.

Adesivos

-É utilizado na preparação de adesivos para o papel, pois não o mancha, não exala cheiro e é removível. Isso o torna ideal para uso no reparo de livros ou outros materiais.

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

Indústria do vinho

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

Indústria de papel

– O revestimento com preparações de carboximetilcelulose de papel encerado e papelão reduz o consumo de cera. Também reduz o consumo de tinta de impressão, resultando em superfícies com maior brilho. Além disso, a superfície do papel possui maior suavidade e maior resistência à graxa.

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-Carboximetilcelulose melhora a ligação entre as fibras de papel, melhorando sua coloração. Também é usado como dispersante auxiliar na extrusão de fibras de celulose, evitando a floculação.

Agricultura

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

Cosméticos

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

Pinturas

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

Plásticos

É usado para aumentar a viscosidade do látex.

Cerâmica

É usado para unir peças de porcelana, uma vez que as soluções de carboximetilcelulose fazem com que pouca cinza seja cozida.

Indústria têxtil

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

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

Indústria farmacêutica

-Carboximetilcelulose é usada no revestimento de comprimidos para medicamentos. O polímero é insolúvel em condições ácidas do estômago, mas solúvel no intestino delgado, onde os agentes terapêuticos são absorvidos.

-É também usado como formador de gel, portador de medicamentos na forma de pomadas. Além disso, é utilizado como agente estabilizante em suspensões e emulsões. É utilizado como bioadesivo em comprimidos que se ligam ao muco do corpo.

Referências

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

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