Нерастворимая кислота — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Нерастворимая кислота

Cтраница 2

Приведенная реакция часто протекает очень хорошо; ее применяют, например, для синтеза полиэфиров нерастворимых кислот, таких, как терефталевая, из которой получают сначала растворимый метиловый эфир, способный вступать в реакцию переэтерификации с многоатомными спиртами. В качестве катализаторов используют основные соли, а также алкоголяты натрия, алюминия, магния и лития. В реакцию, как правило, предпочитают вводить метиловые эфиры многоосновных кислот с тем, чтобы удаляемый из зоны реакции спирт обладал предельно низкой температурой кипения. Этот метод широко применяют для синтеза полиэтилентере-фталата.
 [16]

Необратимому ( полному) гидролизу подвергаются соли, которые образованы слабым нерастворимым или летучим основанием и слабой летучей или нерастворимой кислотой. Такие соли не могут существовать в водных растворах.
 [17]

Высокомолекулярные полимеры стирола, феноло-альдегидные и другие смолы, содержащие кислотные группы ( сульфогругшы, карбоксильные группы), представляют собой нерастворимые кислоты, способные обменивать водородный атом кислотной группы на ионы металлов из растворов электролитов. Образовавшиеся соли, в свою очередь, могут обмениваться катионами с растворами других солей или вновь замещать катион на протон из растворов кислот. Такие смолы называются катиинообменивающими, или катиони-тами.
 [18]

Высокомолекулярные полимеры стирола, феноло-альдегидные и другие смолы, содержащие кислотные группы ( сульфогруппы, карбоксильные группы), представляют собой нерастворимые кислоты, способные обменивать водородный атом кислотной группы ла ионы металлов из растворов электролитов. Образовавшиеся соли, з свою очередь, могут обмениваться катионами с растворами дру -: нх солей или вновь замещать катион на протон из растворов кислот.
 [19]

Устойчивый золь полимерной кислоты ( h5Sb6O17) n содержит 0 01 М Sb; более концентрированный золь стареет с выделением нерастворимой кислоты.
 [20]

В 1аких сополимерах содержатся кислотные группы с меньшей степенью диссоциации, чем сульфогруппы, а различие в константе обмена между отдельными катионами раствора и нерастворимой кислотой возрастает с уменьшением степени диссоциации последней.
 [21]

В зависимости от условий получаются различные количества продуктов, в состав которых входят окислы углерода ( главным образом двуокись), жирные одноосновные кислоты до каприловой включительно, щавелевая кислота, двухосновные насыщенные кислоты ( от янтарной до себациновой и выше), вязкие и твердые нерастворимые кислоты, последующее окисление которых дает те же продукты, что и окисление керогена.
 [23]

Разделение сложных смесей катионов в некоторых случаях облегчается при применении в качестве катионообменных фильтров продуктов совместной полимеризации дивинилбензола с ненасыщенными кислотами ( акриловая, метакриловая) В таких сополимерах содержатся кислотные группы с меньшей степенью диссоциации, чем сульфогруппы, а различие в константе обмена между отдельными катионами раствора и нерастворимой кислотой возрастает с уменьшением степени диссоциации последней.
 [24]

Солевой раствор тщательно сцеживают, петролейный раствор фильтруют через бумажный фильтр и переносят в 250-миллилит-ровую колбу. Во избежание осаждения нерастворимых кислот в кране делительную воронку при сцеживании раствора наклоняют так, чтобы осадок ложился к стенке воронки.
 [25]

Иониты могут быть минерального и органического происхождения, природные и синтетические. По типу ионогенных групг иониты делятся на нерастворимые кислоты — катиониты и нера створимые основания — аниониты.
 [26]

Переэтерификация, или сложноэфирный обмен, происходит при нагревании сложного эфира со спиртом в присутствии кислот или основан nil. Эта реакция применяется для получения сложных эфиров нерастворимых кислот.
 [28]

Переэтерификация, или сложноэфирный обмен, происходит при нагревании сложного эфира со спиртом в присутствии кислот или основании. Эта реакция применяется для получения сложных эфиров нерастворимых кислот.
 [29]

От водного раствора отделяют нерастворимую часть фракции, а щелочной раствор экстрагируют 2 — 3 раза диэтиловым эфиром; после отгонки эфира остаток добавляют к основной части нерастворимого слоя, который промывают затем небольшим количеством раствора бикарбоната и водой. Водный раствор, содержащий соли карбоновых кислот, нейтрализуют по конго красному и выпаривают раствор до небольшого объема; после подкисле-ния извлекают нерастворимые кислоты диэтиловым эфиром или отгоняют их с водяным паром, далее идентифицируя в виде производных. Можно также выпарить водный раствор досуха и извлекать соли карбоновых кислот горячим спиртом, выделяя производные из этого раствора.
 [30]

Страницы:  

   1

   2

   3

Кремниевая кислота и её соли — урок.

Химия, 8–9 класс.

Кремниевая кислота h3SiO3 — очень слабая, нерастворимая в воде кислота. Её получают в виде студенистого осадка при действии сильных кислот на растворы силикатов:

Na2SiO3+2HCl=h3SiO3↓+2NaCl.

Кремниевая кислота настолько слабая, что её можно вытеснить из солей даже угольной кислотой:

Na2SiO3+h3O+CO2=h3SiO3↓+Na2CO3.

Силикат натрия + соляная кислота

Гелеобразный осадок кремниевой кислоты через некоторое время загустевает и заполняет весь объём сосуда.

Загустевший осадок кремниевой кислоты

Особенности свойств кремниевой кислоты объясняются её строением. Кремниевая кислота не имеет постоянного состава, поэтому вместо формулы h3SiO3 иногда используют запись SiO2⋅nh3O. Кислота имеет полимерное строение:

Кремниевая кислота неустойчивая и при длительном хранении или повышенной температуре разлагается на воду и оксид кремния(\(IV\)):

h3SiO3=h3O+SiO2.

Oксид кремния(\(IV\)) образуется в виде пористого твёрдого вещества — силикагеля.

Кремниевая кислота не растворяется в воде, не диссоциирует, не изменяет окраску индикаторов. Как все кислоты, она реагирует с основными и амфотерными оксидами и гидроксидами. В результате реакций образуются соли силикаты (Na2SiO3, CaSiO3).

Из силикатов растворимы только соли щелочных металлов, и их называют растворимым или  жидким стеклом. Силикаты натрия и калия входят в состав силикатного клея.

Концентрированные растворы этих солей используются для пропитки деревянных изделий и тканей с целью придания им огнеупорных свойств. При высыхании силикаты образуют стеклоподобный слой, который не пропускает воду, поэтому применяются и в качестве водоотталкивающих покрытий.

В природе встречаются силикаты и алюмосиликаты. К ним относятся гранит, слюда, асбест, глина. Это доступное сырьё давно освоено человеком и широко используется в строительстве.

Глина легко формуется, при спекании становится твёрдой, поэтому она нашла применение для изготовления керамических изделий.

Глиняная посуда

Фарфоровая посуда

Кирпич керамический

При нагревании глины с известняком получают важнейший строительный материал — цемент.

Цемент

Кислоты

3.
 КИСЛОТЫ

Кислотами
называются
сложные
вещества,
состоящие из
атомов
водорода и
кислотных
остатков.

С
точки зрения
теории
электролитической
диссоциации
кислоты это
электролиты, диссоциирующие
в водных
растворах 
на катионы
только водорода
Н⁺ и анионы
кислотных
остатков.

Если
кислота
одноосновная,
то она диссоциирует
в одну
ступень:

HCI
H⁺
+ CI

HNO₃ H⁺ + NO₃

Если
кислота
многоосновная,
то она диссоциирует
ступенчато:

H₃PO₄   H⁺ + H₂PO₄     
(первая
ступень),

H₂PO₄  H⁺ + HPO₄²  
(вторая ступень),

HPO₄²  H⁺ + PO₄³    
(третья
ступень).

Ступенчатой
диссоциацией
многоосновных
кислот
объясняется
образование
кислых солей.

Номенклатура
кислот.

1. Бескислородные
кислоты  

В бескислородных
кислотах
называется
кислотообразующий
элемент и
добавляется
окончание
водородная:

HCl хлороводородная
кислота

H₂S
сероводородная
кислота

2.
Кислородосодержащие
кислоты.

Составление
названий
кислородосодержащих
кислот
рассмотрим
на следующих
примерах:

H₂SO₄
серная
кислота,

H₃AsO₄
 мышьяковая
кислота.

Называется
кислотообразующий
элемент с суффиксом
н или ов (если
степень
окисления
элементов
максимальная).

Если
степень
окисления
элемента
промежуточная,
то в
названии 
используется
еще и суффикс
ист:

H₂SO₃
сернистая
кислота,

H₃AsO₃
  мышьяковистая
кислота.

Когда
элемент
образует
много
кислородсодержащих
кислот
(например,
хлор), то, по
мере убывания
степени
окисления
кислотообразующего
элемента, они
имеют
следующие
названия:

HO₄
хлорная
кислота;

HO₃
хлорноватая
кислота;

HO₂
хлористая кислота;

HO
хлорноватистая
кислота.

Иногда
в молекулах
кислородосодержащих
кислот
элемент
имеет
одинаковую
степень окисления,
тогда в
названии
используются
приставки,
которые
указывают на
различное
содержание
воды в
кислоте:

мета
— мало воды,

орто —
много воды.

Например:

P₂O₅ + H₂O →
2HO₃
метафосфорная
кислота,

P₂O₅ + 3H₂O →
2H₃O₄
ортофосфорная
кислота.

При
составлении
формул
придерживаются
следующих
правил:

1. Бескислородные
кислоты.

Зная
название
кислоты,
записываем
сначала
водород, а затем
кислотообразующий
элемент.
Степень окисления
водорода в
кислотах
всегда +1. Степень
окисления
элемента
отрицательная.
Она равна
номеру
группы ПСЭ (в
которой
находится
элемент)
минус восемь.

Например:
сероводородная
кислота
элемент сера,
расположен в
шестой
группе ПСЭ. 6 — 8 = -2.
Степень
окисления серы
2. Записываем
символы
водорода и
серы Н⁺S^-2, т.к.
молекула электронейтральна,
то формула
кислоты
будет Н₂S.

2.
Кислородсодержащие
кислоты.

По
суффиксам в
названии
кислоты
определяем
степень
окисления кислотообразующего
элемента. Эта
степень
окисления
сохраняется
в кислотном
оксиде. По
приставке в
названии
определяем
количество
воды в
кислоте.

Например:
метафосфорная
кислота
кислотообразующий
элемент
фосфор.
Суффикс н
показывает,
что он имеет
максимальную
степень
окисления,
фосфор в
пятой группе
ПСЭ,
следовательно,
максимальная
степень
окисления +5,
она
сохраняется
и в оксиде
фосфора Р₂⁺⁵О₅^-2.
Приставка
мета
говорит о
том, что воды
в кислоте
минимальное
количество.

В
формулах
кислородосодержащих
кислот
сначала
записывается
водород, затем
кислотообразующий
элемент и
кислород. Индексами
выравнивают
число
положительных
и
отрицательных
зарядов. Если
они четные,
то их
сокращают и
ставят перед
формулой соответствующий
коэффициент.

_{+5  -2}

P₂O₅ + H₂O →
H₂P₂O₆ →
2HPO₃
метафосфорная
кислота,

_{+5  -2}

P₂O₅ + 2H₂O →
H₄P₂O₇
пирофосфорная
кислота,

_{+5  -2}

P₂O₅ + 3H₂O →
H₆P₂O₈ →
2H₃PO₄ 
ортофосфорная
кислота.

Классификация
кислот по
следующим
признакам:

По
содержанию
кислорода:

1. Кислородосодержащие                      
2. Бескислородные

HNO₃, H₂SO₄, H₃PO₄                           
HCl, HJ, H₂S

По основности

(по числу
атомов
водорода в
молекуле
кислоты)

1. Одноосновные 
                                 
2. Многоосновные

HCl, HNO₃, HBr    
                               
H₂SO₄, H₃PO₄, H₂S

По силе (по
степени
диссоциации)

1. Сильные (α =100 %)   
                       
2. Слабые (α < 100 %)

HCl, HNO₃, H₂SO₄                                  
H₂S, HNO₂, H₂CO₃

По
растворимости

1. Растворимые   
                                  2. Нерастворимые

HCl, HNO₃     
                                       H₂SiO₃, H₂MoO₄

Получение

1. Бескислородные
кислоты
получают
синтезом из
простых веществ
летучих
соединений с
последующим
растворением
их в воде.
Например:

H₂ + Cl₂ →
2HCl хлороводород,
газ.
Растворяем
его в воде,
получаем HCl хлороводородную
кислоту
жидкость.

2.
Растворение
соответствующего
оксида в воде:

P₂O₅ + 3H₂O →
2H₃PO₄.

3.
Электролиз
растворов
солей:

Na₂SO₄ + 4H₂O  H₂SO₄
+2H₂+O₂+2NaОН.

4.
Взаимодействие
растворимой
соли с сильной
кислотой
(получают
нерастворимые,
легколетучие,
слабые
кислоты):

Na₂SiO₃ + 2HCl → 2NaCI
+ H₂SiO₃

                                                
            H₂O

Na₂CO₃
+ 2HCl → 2NaCI + H₂ CO₃

CO₂

Физические
свойства

Большинство
неорганических
кислот жидкости,
смешивающиеся
с водой в
любых соотношениях,
затвердевающие
при низких
температурах;
фосфорная
кислота —
кристаллическое,
похожее на
лед вещество,
хорошо
растворяется
в воде. Кремниевая
кислота
твердое
вещество,
нерастворимое
в воде.
Некоторые
кислоты
существуют
только в
растворе H₂Cr₂O₇, HMnO₄.
Их гидратированные
анионы
окрашены в
характерные
цвета: оранжевый,
фиолетовый.
Наконец,
такие
кислоты, как хлороводородная, 
бромоводородная
летучие,
поэтому
обладают
резким
запахом.
Кислоты
имеют кислый
вкус.

Химические
свойства

1.
Изменение
цвета
индикаторов:

фенолфталеин
бесцветный,

лакмус
розовый,

метилоранж
красный.

2.
Взаимодействие
с
основаниями
с образованием
соли и воды
(реакция
нейтрализации):

H₂SO₄ + 2NaOH →
Na₂SO₄ + 2H₂O.

3.
Взаимодействие
с основными
оксидами:

H₂SO₄ + Na₂O →
Na₂SO₄ + 2H₂O.

4.
Взаимодействие
с солями:

а)
менее
летучие
кислоты
вытесняют
более летучие
из их солей:

H₂SO₄ + NaCI
→ NaHSO₄ + HCI

   ^{конц.                 тверд.}

б)
более
сильные
кислоты
вытесняют
менее сильные
из растворов
их солей:

3HCI + Na₃PO₄ →
3NaCI + H₃PO₄.

         
5.
Взаимодействие
с металлами
различных
кислот
протекает
согласно
положению
металлов в
ряду
напряжений,
который
характеризует
окислительно-восстановительную
способность
электрохимической
системы
металл — ион
металла.

Li  К  Ca   Мg  Al   Ti  Cr  Zn  
Fe   Ni   Sn   Pb  H  Cu  Ag  Au 

Исходя
из этого, все
металлы
удобно
разделить на
три условные
группы:

Взаимодействие
металлов с хлороводородной 
кислотой

.

Например:

Zn +2HCI → ZnCI₂ + H₂

Щелочные
и
щелочноземельные
металлы с растворами
кислот
взаимодействуют
в две стадии:

Na + HCI NaCI + H₂

1).2Na + 2H₂O →
2NaОН + H₂

               
        
2). NaОН
+ HCI→ NaCI + H₂O.

Малоактивные
металлы,
расположенные
в ряду
напряжений
правее
водорода, из
разбавленного
раствора
кислоты его
не вытесняют:

Cu + HCl

Взаимодействие
металлов с
разбавленной
серной
кислотой

Например:

Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄
+ H₂

Малоактивные
металлы,
расположенные
в ряду
напряжений
правее
водорода, из
разбавленного
раствора
кислоты его
не вытесняют:

Cu + H₂SO₄

Взаимодействие
металлов с
концентрированной
серной 
кислотой

В
результате
взаимодействия
образуются сульфат
металла,     
вода и один
из продуктов
окисления
серной
кислоты:

Например:      Zn +
2H₂SO_4(К) → ZnSO₄ + SO₂ + 2H₂O,

4Zn + 5H₂SO_4(К) → 4ZnSO₄ + H₂S +
4H₂O,

  
                  3Zn
+ 4H₂SO_4(К) → 3ZnSO₄ + S + 4H₂O,

            2H₂SO_4(к) + Сu → Сu SO₄ + SO₂ + 2H₂O.

Холодная
концентрированная
серная кислота
пассивирует
Al, Fe; при
нагревании пассивирующие
пленки
растворяются,
и
взаимодействие
с кислотой
протекает
интенсивно.

Взаимодействие
металлов с
разбавленной
азотной
кислотой

В
результате
взаимодействия
образуются нитрат
металла,
        вода
и один из
продуктов
окисления
азотной кислоты:

Например:

10HNO₃ + 4Mg → 4Mg(NO₃)₂
+ NH₄NO₃ + 3H₂O.

Взаимодействие
металлов с
концентрированной
азотной
кислотой

В
результате
взаимодействия
образуются нитрат
металла, вода
и NO₂
(газ бурого
цвета). При
взаимодействии
с кислотой
активных
металлов
возможно
выделение  N₂O.

Например:

4HNO₃ + Сu → Сu (NO₃)₂ + 2NO₂ +
2H₂O.

10HNO₃ + 4Са → 4Са (NO₃)₂ + N₂O + 5H₂O.

При
взаимодействии
азотной
кислоты любой
концентрации
и
концентрированной
серной с
металлами водород
никогда не
выделяется.

Холодная
концентрированная
азотная
кислота пассивирует
следующие
металлы Fe, Cr, Al, Ti, но при
нагревании
взаимодействие
этих металлов
с кислотой
протекает
энергично.

6.
Взаимодействие
с
неметаллами
азотной и концентрированной
серной
кислот:

3P + 5HNO₃ + 2H₂O → 3H₃PO₄
+ 5NO,

C + 2H₂SO_4(к)
→ CO₂ + 2SO₂ + 2H₂O.

7.
При
нагревании
некоторые
кислоты
разлагаются:

H₂SiO₃ H₂O + SiO₂.

    
Ход работы:

Опыт
№ 1. Взаимодействие
кислотного
оксида

с
водой

Стеклянной
палочкой
взять
кусочек
оксида
фосфора (V) и
смешать его с
небольшим
количеством
воды. В
полученный
раствор
добавить 23
капли лакмуса.
Написать
уравнение
реакции.

Опыт
№ 2. Взаимодействие
соли с
кислотой

Положить
в пробирку
немного
сухого ацетата
натрия

CH₃COONa
или другой
соли
уксусной
кислоты и
добавить
небольшое
количество
разбавленной
серной
кислоты.
Образовавшаяся
кислота
может быть
обнаружена
по запаху. При
выяснении
запаха нельзя
нюхать
вещество
прямо из
пробирки, так
как вдыхание
газов и паров
может вызвать
сильное
раздражение
дыхательных
путей. Необходимо
ладонью руки
сделать
легкие движения
от пробирки к
носу. В этом
случае в нос
будет
попадать
смесь газа с
воздухом и
сильного
раздражения
не
произойдет.

В
пробирку
внести 56
капель
концентрированного
раствора
силиката
натрия Na₂SiO₃
и постепенно
добавить 56
капель
соляной кислоты,
непрерывно
встряхивая
пробирку. Образуется
студнеобразный
осадок.
Подействовать
на
полученный
осадок
раствором
щелочи и
серной
кислоты. Отметить
изменения в
пробирках и
написать
уравнения
реакций.

Опыт
№ 3. Взаимодействие
основного
оксида с
кислотой

К
небольшому
количеству
оксида
магния в пробирке
прилить
небольшое
количество
соляной
кислоты.
Отметить
растворение
осадка.
Написать уравнения
реакции.
Какая соль
образовалась?

Опыт
№ 4. Взаимодействие
основания с
кислотой

(реакция
нейтрализации)

Налить в
фарфоровую
чашку 10 см³ 2
моль/дм³
раствора гидроксида
натрия.
Добавить 12
капли
фенолфталеина,
чтобы
окраска
стала
малиновой,
что подтверждает
наличие
щелочи в
растворе. Затем
в пробирку по
каплям
добавлять
раствор
соляной
кислоты, до
обесцвечивания
раствора.
Выпарить
содержимое
чашки и
убедиться,
что
образовалась
соль.
Написать
уравнение реакции.

Клетчатка. Что это, зачем нужна, почему и как есть больше

Всемирная Организация Здравоохранения рекомендует употреблять 400 грамм (5 порций) овощей и фруктов в день, что содержит 25–30 грамм клетчатки.

Согласно статистике европейцы употребляют только 50–70% дневной нормы клетчатки. Особенно на это влияет преобладание в рационе фастфуда, полуфабрикатов, насыщенных жиров, сахара и животного белка.

В 2019 году группа ученых провела мета-анализ влияния клетчатки на человеческий организм. Результаты исследования подтвердили, что суточная норма клетчатки в размере 25–30 грамм, которую рекомендует ВОЗ — оптимальна для здоровья.

В этой статье мы расскажем о том, что такое клетчатка, в каких продуктах она содержится и как влияет на организм.

Содержание:

1. Что такое клетчатка
2. Как клетчатка поддерживает здоровье микробиоты
3. Как увеличить долю клетчатки в рационе
4. Как оценить здоровье микробиоты

Что такое клетчатка

Клетчатка — сложный углевод, или пищевое волокно, которое содержится в продуктах растительного происхождения. Она не переваривается организмом, но бактерии кишечника используют ее для выполнения ряда функций.

Существует два вида клетчатки — растворимая и нерастворимая. Практически все растения содержат оба вида, но в разных пропорциях. Оба нужны нашему организму.

Растворимая клетчатка

Photo by Melissa Di Rocco / Unsplash

Растворимая клетчатка при соединении с водой приобретает вязкую гелеобразую консистенцию, что помогает пище проходить через кишечник, а также положительно влияет на некоторые показатели в организме:

Уровень сахара в крови: растворимая клетчатка замедляет всасывание макронутриентов из пищи, особенно сахаров. Тем самым она помогает контролировать уровень глюкозы в крови, что важно для людей с устойчивостью к инсулину, диабетом 2 типа или предрасположенностью к диабету.

Уровень холестерина в крови: растворимая клетчатка блокирует и снижает общий уровень поступающего с пищей холестерина, в том числе  липопротеинов низкой плотности. Это помогает при заболеваниях сердца и снижает риски их развития.

Желчные кислоты: тело использует холестерин для производства желчных кислот, которые помогают расщеплять жиры и собирать отходы, образующиеся в процессе метаболизма. Чтобы желчь не накапливалась в организме, растворимая клетчатка блокирует ее и выводит со стулом.

Аппетит и вес: исследования показывают, что растворимая клетчатка усиливает чувство насыщения и надолго утоляют голод. Результаты исследований указывают на снижение веса и улучшение индекса массы тела у пациентов с лишним весом и ожирением.

Микробиота кишечника: растворимая клетчатка считается пребиотиком — питанием для полезных бактерий кишечника. Они, в свою очередь, расщепляют ее и производят короткоцепочечные жирные кислоты.

Нерастворимая клетчатка

Photo by Tom Hermans / Unsplash

Нерастворимая клетчатка — устойчивые к пищеварительным ферментам волокна,  которые проходят через организм практически в неизменном виде. Они помогают формировать каловые массы.

Нерастворимая клетчатка стимулирует стенки кишечника на выделение слизи (муцина) и жидкости. Волокна впитывают воду, формируя каловые массы, а дополнительная слизь помогает продвигать их через кишечник и выводить из организма.

Как клетчатка поддерживает здоровье микробиоты

Необходимое количество клетчатки в рационе улучшает сразу несколько показателей организма благодаря ее воздействию на полезные и пробиотические бактерии.

Волокна способствуют регулировке уровня сахара и холестерина в крови. Это снижает риск диабета 2 типа и сердечно-сосудистых заболеваний. Кроме того, взаимодействие клетчатки и микробов помогает контролировать и уменьшать хронические воспаления, которые ассоциируются со многими распространенными заболеваниями.

Употребление клетчатки на 15–30% снижает общую смертность и летальные случаи, вызванные проблемами с сердечно-сосудистой системой.

Масляная кислота

Масляная кислота или бутират — короткоцепочечная жирная кислота, которая защищает кишечник от воспалений и поддерживает целостность его стенок.

Кишечные бактерии производят бутират при ферментации пищевых волокон. Среди таких бактерий — Faecalibacterium prausnitzii, Roseburia, Eubacterium и некоторые другие. При недостатке клетчатки производство масляной кислоты нарушается, что приводит к ослаблению иммунитета и увеличивает риски воспалений.

Бактерии-производители бутирата питаются такими видами клетчатки, как арабиноксилан, инулин, пектин, 𝛃-глюкан, полидекстроза. Они содержатся в ячмене, овсе, цикории, топинамбуре, луке, чесноке, ржи, яблоках, цитрусовых, ягодах, цельнозерновых продуктах, отрубях, грибах.

Клетчатка как пребиотик

Пребиотики — виды волокон, которые при попадании в кишечник питают бактерии и стимулируют их рост.

К таким видам клетчатки относятся бета-глюканы, галакто-, фрукто-, ксило- и арабиноолигосахариды, изомальтоза, лактулоза, олигофруктоза, инулин,  устойчивый крахмал. Все они содержатся в продуктах растительного происхождения.

Если вы прошли Тест Микробиоты Атлас, то могли заметить большое количество непонятных терминов в отчете «Уровень потребления пищевых волокон». Все это — пребиотики, которые присутствуют в вашем рационе.

Благодаря тестированию микробиоты мы узнаём, какие бактерии живут и преобладают в вашем кишечнике, какие виды клетчатки они предпочитают, и насколько эффективно микробиота справляется с расщеплением волокон. Эта информация нужна, чтобы подобрать персональные рекомендации по питанию.

Питание для пробиотических бактерий

Микробиота кишечника — сообщество бактерий. Чем выше их разнообразие, тем лучше показатели здоровья. Средняя и низкая представленность бактерий говорит о дисбалансе микробиоты. Из-за этого потенциал к защите организма от заболеваний и воспалений может быть снижен.

Чем больше пищевых волокон из разных источников в рационе, тем больше полезных бактерий в вашем кишечнике. Например, пробиотические бактерии Bifidobacterium производят ацетат и лактат. Их, в свою очередь, используют бактерии вида Firmicutes для производства бутирата.

Эти бактерии поддерживают кислотность кишечника, обеспечивают защиту от воспалений и патогенных организмов, способствуют укреплению иммунитета, и даже снижению уровня стресса.

Такие представители сообщества, как Akkermansia, обладают другими полезными качествами. Они присутствуют в кишечнике людей с нормальным весом, и помогают контролировать набор и поддержание здоровой массы тела.

Как увеличить долю клетчатки в рационе

Казалось бы, все что требуется — употреблять не менее 30 грамм клетчатки из натуральных продуктов. Однако, добавлять клетчатку следует постепенно. При резком увеличении волокон в рационе часто проявляются побочные эффекты, например, вздутие, повышенное газообразование и боли в животе.

Британская ассоциация питания, образа жизни и медицины, рекомендует использовать принцип радуги: ежедневно съедать пять порций овощей и два фрукта, каждый из которых должен соответствовать одному из цветов радуги.

Отслеживать результат можно с помощью Дневника питания, который встроен в мобильное приложение Атлас.

Полуфабрикаты и фастфуд небогаты клетчаткой, и содержат много соли, сахара и жиров.

Конструктор рациона

🍛 Гарнир

Цельнозерновые: пшеница, рожь, ячмень, овес, киноа, гречка (это могут быть как зерна, так и мука).
Бобовые: фасоль, чечевица, нут.
Крахмал: картофель (приготовленный и охлажденный), зеленые бананы, коричневый рис.

🥬 Дополнительные источники клетчатки

Овощи: сырые, жареные, вареные, тушеные, на пару, сушеные.
Фрукты: предпочтительно свежие, иногда сушеные. Лучше всего на завтрак или десерт.
Зелень: свежая, сушеная.
Грибы: не забудьте и про них.

🥑 Жиры

Оливковое масло: соблюдайте меру.
Авокадо: вкусное и богатое клетчаткой, тоже важна мера.
Греческий йогурт: пробиотик, отлично подходит для завтрака или в качестве заправки.

🍋 Приправы и заправки

Семечки и орехи: отдавайте предпочтение сырым, они придадут хрустящую текстуру блюду.
Цитрусовые: их сок хорошо подойдет в качестве заправки
Травы: придают насыщенный вкус.
Специи: в зависимости от настроения.
Перец: черный, красный, смесь, сушеный или свежий
Соль: главное, не пересолить.
Пищевые дрожжи: добавляют сырный привкус и аромат. Лучше подходят для уже готовых блюд.

🥚 Белки

Красное мясо, морепродукты и жирная рыба: каждый не более раза в неделю.
Белое мясо и яйца: в меру.
Растительный белок: бобовые, тофу.

Стоит ли принимать клетчатку в виде БАД

Употреблять рекомендуемое количество клетчатки при обычном питании бывает нелегко. Теория о том, что в большом количестве она способствует похудению, а также доступность в виде пищевых добавок, делает выбор в пользу БАДов более привлекательным.

Результаты исследований, направленных на изучение того, как клетчатка в виде добавок влияет на снижение индекса массы тела — противоречивы. С одной стороны, некоторые БАДы на долгое время утоляют голод. Это уменьшает аппетит и способствует употреблению меньшего числа калорий.

С другой стороны, добавки содержат клетчатку в чистом виде: в отличие от овощей и фруктов они лишены витаминов и минералов. Кроме того, в процессе производства клетчатка часто теряет способность к гелеобразованию — она не создает вязкую массу, которая дает чувство сытости.

Клетчатка в виде биологически активных добавок имеет свои плюсы: она помогает дополнить количество волокон в рационе, а также используется для лечения некоторых желудочно-кишечных расстройств. Но прибегать к такому методу следует под наблюдением врача.

Как оценить здоровье микробиоты

В Тесте микробиоты мы изучаем ДНК бактерий из образца стула. Это позволяет узнать уровень разнообразия микробиоты, как бактерии справляются с синтезом масляной кислоты и витаминов, а также каких видов клетчатки вам не хватает.

В личный кабинет в раздел Питание мы загрузим отчеты по четырем показателям:

Результаты теста также включают рекомендации по питанию, основанные на вашем составе кишечных бактерий.

Подпишитесь на нашу рассылку вверху страницы и получите скидку 10% на Тест микробиоты.

• ED Jesch & TP Carr, Food Ingredients That Inhibit Cholesterol Absorption, 2017
• SV Thompson et al., Effects of isolated soluble fiber supplementation on body weight, glycemia, and insulinemia in adults with overweight and obesity: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials, 2017
• J Slavin & H Green, Dietary fibre and satiety, 2007
• D Dhingra et al., Dietary fibre in foods: a review, 2012
• World Gastroenterology Organisation, Diet and the gut guidelines, 2018
• Andrew Reynolds et al, Carbohydrate quality and human health: a series of systematic reviews and meta-analyses,2019
• McRorie, Johnson W. Jr PhD, FACG, AGAF, FACN, Evidence-Based Approach to Fiber Supplements and Clinically Meaningful Health Benefits, Part 2 What to Look for and How to Recommend an Effective Fiber Therapy, 2015
• Max H Pittler, Edzard Ernst, Dietary supplements for body-weight reduction: a systematic review, 2004

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа № 12

Предмет: ХИМИЯ

Дата: 10.02.2016г

Пользуясь  образцом выполнения варианта №1 таблицы 20 на стр.144 (приложение 1),  выполнить вариант №2 

Приложение 1.

Если тетрадь в школе, выполняете все задания в новой тетради!

Дата: 04.02.2016г       

Изучить §33,  Используя алгоритм на стр. 143,  выполнить в  тетради №2,№3 на стр.144

Предмет: ХИМИЯ

Дата: 04.02.2016г       

Изучить §33,  Используя алгоритм на стр. 143,  выполнить в  тетради №2,№3 на стр.144

Предмет: ХИМИЯ

Дата: 03.02.2016г

Выучить наизусть формулы и название кислот, кислотных остатков, оксидов, соответствующих кислотам по таблице №1:

Таблица №1

Выполните следующее задание в тетради:

Начертите таблицу и заполните свободные клеточки (впишите формулу или название) в таблице №2 (по памяти, не пользуясь таблицей №1)

Таблица №2

 Все работы, выполненные в дни карантина, будут проверены и оценены. Выполнение работ — обязательно! Это дистанционное обучение. Просьба качественно отработать этот материал.

Предмет: ХИМИЯ

Дата: 28.01.2016г

Изучить §32, записать в тетради основные понятия:

Кислотами называются сложные вещества ………..

Валентность кислотного остатка находят ………..

К бескислородным кислотам относят: ….., ……, ……, …..

К кислородсодержащим кислотам относят: …, …,…..,….,….,….,…..

Выучить наизусть формулы и название кислот (таблица 19 на стр.141)

Выполните в тетради задания:

№1. Распределите химические формулы кислот из перечня формул веществ  в таблицу. Дайте им названия:

LiOH, Mn₂O₇, CaO, Na₃PO₄, H₂S, MnO, Fe(OH)₃, Cr₂O₃, HI , HClO₄ ,HBr , CaCl₂, Na₂O, HCl , H₂SO₄ , HNO₃ , HMnO₄ , Ca(OH)₂, SiO₂,  H₂SO₃ , Zn(OH)₂, H₃PO₄ , HF , HNO₂,H₂CO₃ , N₂O, NaNO₃ ,H₂S , H₂SiO₃

Выполните задания №1, №2, №3 на стр.142

При изучении нового материала можно воспользоваться дополнительным материалом:

Урок по теме:  Кислоты: классификация, номенклатура, физические и химические свойства

Кислоты — сложные вещества, состоящие из одного или нескольких атомов водорода,

способных замещаться на атома металлов, и кислотных остатков.

Классификация кислот

По числу атомов водорода:число атомов водорода (n) определяет основность кислот:

n = 1  одноосновная   

n = 2  двухосновная   

n = 3   трехосновная

По составу:

а) Таблица кислородсодержащих  кислот, кислотных остатков и соответствующих

 кислотных оксидов:

б) Таблица бескислородных кислот

Физические свойства кислот

Многие кислоты, например серная, азотная, соляная – это бесцветные жидкости. известны

также твёрдые кислоты: ортофосфорная, метафосфорная HPO₃, борная H₃BO₃. Почти все

 кислоты растворимы в воде. Пример нерастворимой кислоты – кремниевая H₂SiO₃.

Растворы кислот имеют кислый вкус. Так, например, многим плодам придают кислый

вкус содержащиеся в них кислоты. Отсюда названия кислот: лимонная, яблочная и т.д.

Способы получения кислот

Предмет: ХИМИЯ

Дата: 27.01.2016г

Изучить §31, записать в тетради основные понятия:

Основаниями называются …………

По характеру свойств различают ………

К щелочам относят …………….

Исторически сложившиеся названия щелочей:

KOH – едкое кали

NaOH – …..

Ca(OH)₂ – ……..

Ba(OH)₂– ……..

Ca(OH)₂– ……..

ВЫПОЛНИТЕ ЗАДАНИЯ:

№1. Распределите химические формулы в таблицу : 

LiOH , NO , Al ₂ O ₃, Zn(OH)₂, CaO , SiO ₂, CrO , NaOH , Mn ₂ O ₇, Fe(OH)₂, Cr ₂ O ₃

№2. Выпишите химические формулы оснований в два отдельных столбика: щёлочи и нерастворимые основания и назовите их : MnO, P₂O₅, Ca(OH)₂, CO, Al(OH)₃, BeO, Mg(OH)₂,K₂O, ZnO, KOH, CrO₃

При изучении нового материала можно использовать дополнительный материал:

Урок по теме: Основания: классификация, номенклатура, получение

Кислоты: химические свойства и получение

Перед изучением этого раздела рекомендую прочитать следующую статью:

Классификация неорганических веществ

Кислоты – сложные вещества, которые при взаимодействии с водой образуют в качестве катионов только ионы Н⁺ (или Н₃О⁺).

По растворимости в воде кислоты можно поделить на растворимые и нерастворимые. Некоторые кислоты самопроизвольно разлагаются и в водном растворе практически не существуют (неустойчивые). Подробно про классификацию кислот можно прочитать здесь.

1. Взаимодействие кислотных оксидов с водой. При этом с водой реагируют при обычных условиях только те оксиды, которым соответствует кислородсодержащая растворимая кислота. 

кислотный оксид + вода = кислота

Например, оксид серы (VI) реагирует с водой с образованием серной кислоты:

SO₃  +  H₂O  →  H₂SO₄

При этом оксид кремния (IV)  с водой не реагирует:

SiO₂  +  H₂O ≠

2. Взаимодействие неметаллов с водородом. Таким образом получают только бескислородные кислоты.

Неметалл + водород = бескислородная кислота

Например, хлор реагирует с водородом:

H₂⁰ + Cl₂⁰ → 2H⁺Cl^—

3. Электролиз растворов солей. Как правило, для получения кислот электролизу подвергают растворы солей, образованных кислотным остатком кислородсодержащих  кислот. Более подробно этот вопрос рассмотрен в статье Электролиз.

Например, электролиз раствора сульфата меди (II):

2CuSO₄ + 2H₂O  →  2Cu + 2H₂SO₄  +  O₂

4. Кислоты образуются при взаимодействии других кислот с солями. При этом более сильная кислота вытесняет менее сильную.

Например: карбонат кальция CaCO₃  (нерастворимая соль угольной кислоты) может реагировать с более сильной серной кислотой.

CaCO₃ + H₂SO₄  →  CaSO₄ + H₂O + CO₂

5. Кислоты можно получить окислением оксидов, других кислот и неметаллов в водном растворе кислородом или другими окислителями.

Например, концентрированная азотная кислота окисляет фосфор до фосфорной кислоты:

P  + 5HNO₃  →  H₃PO₄  + 5NO₂  + H₂O

1. В водных растворах кислоты диссоциируют на катионы водорода Н⁺ и анионы кислотных остатков. При этом сильные кислоты диссоциируют почти полностью, а слабые кислоты диссоциируют частично.

Например, соляная кислота диссоциирует почти полностью:

HCl  →  H⁺  +  Cl^–

Если говорить точнее, происходит протолиз воды, и в растворе образуются ионы гидроксония:

HCl  + H₂O  →  H₃O⁺  +  Cl^–

Многоосновные кислоты диссоциируют cтупенчато.

Например, сернистая кислота диссоциирует в две ступени:

H₂SO₃  ↔ H⁺ + HSO_3^–

HSO₃^– ↔ H⁺ + SO₃^2–

2. Кислоты изменяют окраску индикатора. Водный раствор кислот окрашивает лакмус в красный цвет, метилоранж в красный цвет. Фенолфталеин не изменяет окраску в присутствии кислот.

3. Кислоты реагируют с основаниями и основными оксидами.

С нерастворимыми основаниями и соответствующими им оксидами взаимодействуют только растворимые кислоты.

нерастворимое основание + растворимая кислота = соль + вода

основный оксид + растворимая кислота = соль + вода

Например, гидроксид меди (II) взаимодействует с растворимой бромоводородной кислотой:

 Cu(OH)₂ + 2HBr  →  CuBr₂ + 2H₂O

При этом гидроксид меди (II) не взаимодействует с нерастворимой кремниевой кислотой.

Cu(OH)₂ + H₂SiO₃ ≠

С сильными основаниями (щелочами) и соответствующими им оксидами реагируют любые кислотами.

Щёлочи взаимодействуют с любыми кислотами — и сильными, и слабыми. При этом образуются средняя соль и вода. Эти реакции называются реакциями нейтрализации. Возможно и образование кислой соли, если кислота многоосновная, при определенном соотношении реагентов, либо в избытке кислоты. В избытке щёлочи образуется средняя соль и вода:

щёлочь_{(избыток)}+ кислота = средняя соль + вода

щёлочь + многоосновная кислота_{(избыток)} = кислая соль + вода

Например, гидроксид натрия при взаимодействии с трёхосновной фосфорной кислотой может образовывать 3 типа солей: дигидрофосфаты, фосфаты или гидрофосфаты.

При этом дигидрофосфаты образуются в избытке кислоты, либо при  мольном соотношении (соотношении количеств веществ) реагентов 1:1.

NaOH  +  H₃PO₄  →   NaH₂PO₄ + H₂O

При мольном соотношении количества щелочи и кислоты 1:2 образуются гидрофосфаты:

2NaOH  +  H₃PO₄  →  Na₂HPO₄ + 2H₂O

В избытке щелочи, либо при мольном соотношении количества щелочи и кислоты 3:1 образуется фосфат щелочного металла.

3NaOH  +  H₃PO₄  →  Na₃PO₄ + 3H₂O

4. Растворимые кислоты взаимодействуют с амфотерными оксидами и гидроксидами.

Растворимая кислота + амфотерный оксид  = соль + вода

Растворимая кислота + амфотерный гидроксид  = соль + вода

Например, уксусная кислота взаимодействует с гидроксидом алюминия:

3CH₃COOH + Al(OH)₃  →  (CH₃COO)₃Al + 3H₂O

5. Некоторые кислоты являются сильными восстановителями. Восстановителями являются кислоты, образованные неметаллами в минимальной или промежуточной степени окисления, которые могут повысить свою степень окисления (йодоводород HI, сернистая кислота H₂SO₃  и др.).

Например, йодоводород можно окислить хлоридом меди (II):

4HI^— + 2Cu⁺² Cl₂ → 4HCl  +  2Cu⁺I + I₂⁰

6. Кислоты взаимодействуют с солями.

Кислоты реагируют с растворимыми солями только при условии, что в продуктах реакции присутствует газ, вода, осадок или другой слабый электролит. Такие реакции протекают по механизму ионного обмена.

Кислота₁ + растворимая соль₁ = соль₂ + кислота₂/оксид + вода

Например, соляная кислота взаимодействует с нитратом серебра в растворе:

Ag⁺NO₃^— + H⁺Cl^— → Ag⁺Cl^—↓ + H⁺NO₃^—

Кислоты реагируют и с нерастворимыми солями. При этом более сильные кислоты  вытесняют менее сильные кислоты из солей.

Например,  карбонат кальция (соль угольной кислоты), реагирует с соляной кислотой (более сильной, чем угольная):

CaCO₃ + 2HCl → CaCl₂ + H₂O  + CO₂

5. Кислоты взаимодействуют с кислыми и основными солями. При этом более сильные кислоты вытесняют менее сильные из кислых солей. Либо кислые соли реагируют с кислотами с образованием более кислых солей. 

кислая соль₁ + кислота₁ = средняя соль₂ + кислота₂/оксид + вода

Например, гидрокарбонат калия реагирует с соляной кислотой с образованием хлорида калия, углекислого газа и воды:

KHCO₃ + HCl →  KCl  +  CO₂ + H₂O

Ещё пример: гидрофосфат калия взаимодействует с фосфорной кислотой с образованием дигидрофосфата калия:

H₃PO₄ +  K₂HPO₄  →  2KH₂PO₄ 

При взаимодействии основных солей с кислотами образуются средние соли. Более сильные кислоты также вытесняют менее сильные из солей.

Например, гидроксокарбонат меди (II) растворяется в серной кислоте:

2H₂SO₄ +  (CuOH)₂CO₃  →  2CuSO₄  + 3H₂O  +  CO₂

Основные соли могут взаимодействовать с собственными кислотами. При этом вытеснения кислоты из соли не происходит, а просто образуются более средние соли.

Например, гидроксохлорид алюминия взаимодействует с соляной кислотой:

Al(OH)Cl₂ +  HCl  →  AlCl₃  + H₂O 

6. Кислоты взаимодействуют с металлами.

При этом протекает окислительно-восстановительная реакция. Однако минеральные кислоты и кислоты-окислители взаимодействуют по-разному.

К минеральным кислотам относятся соляная кислота HCl, разбавленная серная кислота H₂SO₄, фосфорная кислота H₃PO₄, плавиковая кислота HF, бромоводородная HBr и йодоводородная кислоты HI.

Такие кислоты взаимодействуют только с металлами, расположенными в ряду активности до водорода:

При взаимодействии минеральных кислот с металлами образуются соль и водород:

минеральная кислота + металл = соль + H₂↑

Например, железо взаимодействует с соляной кислотой с образованием хлорида железа (II):

Fe + 2H⁺Cl  →  Fe⁺²Cl₂ + H₂⁰

Сероводородная кислота H₂S, угольная H₂CO₃, сернистая H₂SO₃ и кремниевая H₂SiO₃ с металлами не взаимодействуют.

Кислоты-окислители (азотная кислота HNO₃ любой концентрации и серная концентрированная кислота H₂SO_4(конц)) при взаимодействии с металлами водород не образуют, т.к. окислителем выступает не водород, а азот или сера. Продукты восстановления азотной или серной кислот бывают различными. Определять их лучше по специальным правилам. Эти правила подробно разобраны в статье Окислительно-восстановительные реакции. Я настоятельно рекомендую выучить их наизусть.

7. Некоторые кислоты разлагаются при нагревании.

Угольная H₂CO₃, сернистая H₂SO₃ и азотистая HNO₂ кислоты разлагаются самопроизвольно, без нагревания:

H₂CO₃  →   H₂O + CO₂

H₂SO₃  →   H₂O + SO₂

2HNO₂  →  NO + H₂O + NO₂

Кремниевая H₂SiO₃, йодоводородная HI кислоты разлагаются при нагревании:

H₂SiO₃  →   H₂O + SiO₂

2HI  →   H₂  +  I₂

Азотная кислота HNO₃ разлагается при нагревании или на свету:

4HNO₃  →  O₂ + 2H₂O + 4NO₂

Центральная научно-методическая ветеринарная лаборатория

О значении показателей «Сырая зола» и «Зола нерастворимая в соляной кислоте» в кормах

      В Липецкой испытательной лаборатории ФГБУ ЦНМВЛ в 2017 году проведены испытания 158 проб (в том числе муки мясокостной, шрота подсолнечного, кормового зерна кукурузы, пшеницы, ячменя) по показателю «Содержание золы» и 45 проб (в том числе муки мясокостной, шрота подсолнечного и соевого, комбикормов) по показателю «Содержание золы нерастворимой в соляной кислоте». Результаты испытаний позволяют сделать выводы: содержание сырой золы в пересчёте на абсолютно сухое вещество в наибольших пределах варьирует в мясокостной муке (10,2-57,58%), в шроте подсолнечном вариации показателя находятся в пределах 6,13-8,95%, в кукурузе кормовой 1,31-3,53%, в пшенице кормовой 1,30-2,10%, в ячмене кормовом 2,40-2,78%. 

      Зола нерастворимая в соляной кислоте во всех исследованных образцах находилась в пределах нормы. 

      Иногда ошибочно считают, что показатель «сырая зола» при анализе кормов определяет содержание частиц золы или угля в корме. На самом же деле зола — это минеральный остаток, остающийся после сжигания пробы корма в муфельной печи. То есть это показатель содержания в корме минеральных веществ. Часть из них конечно же усваивается в организме животных, поэтому показатель «сырая зола в пересчёте на абсолютно сухое вещество» необходим при расчёте питательности корма. 

      Для определения неперевариваемого минерального остатка (например, песка-оксида кремния) применяется другой показатель — «зола нерастворимая в соляной кислоте». Именно он позволяет судить о загрязнённости корма или кормового сырья и нормируется для жмыхов, шротов, рыбной и мясокостной муки, а также комбикормов.

Читать также:

О результатах исследований пищевой продукции на содержание массовой доли белка

28.09.2018

подробнее

ДНК курицы обнаружили в вареной колбасе из мяса говядины

05.12.2018

подробнее

17.9: Качественный катионный анализ — Chemistry LibreTexts

Цели обучения

• Уметь разделять ионы металлов селективным осаждением.
• Чтобы понять, как несколько общих катионов металлов могут быть идентифицированы в растворе с помощью селективного осаждения.

Состав относительно сложных смесей ионов металлов может быть определен с помощью качественного анализа , процедуры определения идентичности ионов металлов, присутствующих в смеси (а не количественной информации об их количествах).Процедура, используемая для отделения и идентификации более 20 общих катионов металлов из одного раствора, состоит из выборочного осаждения только нескольких видов ионов металлов за раз при заданных наборах условий. Последовательные этапы осаждения становятся все менее селективными до тех пор, пока почти все ионы металлов не осаждаются, как показано на рисунке \ (\ PageIndex {1} \).

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Этапы типичной схемы качественного анализа для раствора, содержащего несколько ионов металлов

Группа 1: нерастворимые хлориды

Большинство солей хлоридов металлов растворимы в воде; только Ag ⁺ , Pb ^{2 +} и Hg ₂ ^{2 +} образуют хлориды, которые осаждаются из воды.Таким образом, первым шагом в качественном анализе является добавление примерно 6 M HCl, вызывая тем самым осаждение AgCl, PbCl ₂ и / или Hg ₂ Cl ₂ . Если осадок не образуется, значит, эти катионы не присутствуют в значительных количествах. Осадок можно собрать фильтрованием или центрифугированием.

Группа 2: Нерастворимые в кислоте сульфиды

Затем кислотный раствор насыщают газом H ₂ S. Только те ионы металлов, которые образуют очень нерастворимые сульфиды, такие как As ^{3 +} , Bi ^{3 +} , Cd ^{2 +} , Cu ^{2 +} , Hg ^{2 +} , Sb ^{3 +} и Sn ^{2 +} , осаждаются в виде их сульфидных солей в этих кислых условиях.Все остальные, такие как Fe ^{2 +} и Zn ^{2 +} , остаются в растворе. И снова осадки собирают фильтрацией или центрифугированием.

Группа 3: Нерастворимые в основании сульфиды (и гидроксиды)

Аммиак или NaOH теперь добавляют к раствору, пока он не станет основным, а затем добавляют (NH ₄ ) ₂ S. Эта обработка удаляет все оставшиеся катионы, которые образуют нерастворимые гидроксиды или сульфиды. Ионы двухвалентных металлов Co ^{2 +} , Fe ^{2 +} , Mn ^{2 +} , Ni ^{2 +} и Zn ^{2 +} осаждаются в виде их сульфидов, и ионы трехвалентных металлов Al ^{3 +} и Cr ^{3 +} осаждаются в виде их гидроксидов: Al (OH) ₃ и Cr (OH) ₃ .Если смесь содержит Fe ^{3 +} , сульфид восстанавливает катион до Fe ^{2 +} , который выпадает в осадок в виде FeS.

Группа 4: нерастворимые карбонаты или фосфаты

Следующие ионы металлов, которые необходимо удалить из раствора, — это те, которые образуют нерастворимые карбонаты и фосфаты. Когда Na ₂ CO ₃ добавляют к основному раствору, который остается после удаления осажденных ионов металлов, нерастворимые карбонаты осаждаются и собираются.В качестве альтернативы добавление (NH ₄ ) ₂ HPO ₄ вызывает осаждение тех же ионов металлов, что и нерастворимые фосфаты.

На этом этапе мы удалили все ионы металлов, которые образуют нерастворимые в воде хлориды, сульфиды, карбонаты или фосфаты. Единственными общими ионами, которые могут остаться, являются любые щелочные металлы (Li ⁺ , Na ⁺ , K ⁺ , Rb ⁺ и Cs ⁺ ) и аммоний (NH ₄ ⁺ ). Теперь возьмем вторую пробу из исходного раствора и добавим небольшое количество NaOH, чтобы нейтрализовать ион аммония и получить NH ₃ .(Мы не можем использовать тот же образец, который использовали для первых четырех групп, потому что мы добавили аммоний к этому образцу на более ранних этапах.) Любой произведенный аммиак можно определить по его запаху или по лакмусовой бумажке. Испытание пламенем другого исходного образца используется для обнаружения натрия, который дает характерный ярко-желтый цвет. Ионы других щелочных металлов также дают характерные цвета при испытаниях пламенем, что позволяет их идентифицировать, если присутствует только один.

Ионы металлов, которые вместе осаждаются, разделяются различными дополнительными методами, такими как образование комплексных ионов, изменение pH раствора или повышение температуры для повторного растворения некоторых твердых веществ.Например, осажденные хлориды металлов катионов группы 1, содержащие Ag ⁺ , Pb ^{2 +} и Hg ₂ ^{2 +} , совершенно нерастворимы в воде. Поскольку PbCl ₂ гораздо более растворим в горячей воде, чем две другие хлоридные соли, однако добавление воды к осадку и нагревание полученной суспензии приведет к растворению любого присутствующего PbCl ₂ . {-} (водный раствор)}] \ label {17.{+} 4 (водн.)} \ Label {17.7.2} \]

Подобные, но немного более сложные реакции также используются для разделения и идентификации отдельных компонентов других групп.

Сводка

При качественном анализе определяется идентичность, а не количество ионов металлов, присутствующих в смеси. Метод состоит из выборочного осаждения только нескольких видов ионов металлов за раз при заданных наборах условий. Последовательные стадии осаждения становятся все менее селективными до тех пор, пока не осаждаются почти все ионы металлов.Другие дополнительные шаги необходимы для разделения ионов металлов, которые вместе осаждаются.

Новый протокол для отделения растворимых в кислоте и нерастворимых фракций от общего гликогена и одновременных измерений

Цель:

Гликоген обычно извлекается из тканей животных с помощью холодной хлорной кислоты (PCA). Кислоторастворимый гликоген (ASG) экстрагируется, а нерастворимая фракция (AIG) выделяется с помощью горячей щелочи.Текущее исследование было проведено для одновременного разделения и измерения ASG, AIG и общего гликогена в одном образце.

Материалы и методы:

Протокол состоит из четырех этапов: переваривания тканей, экстракции, разделения фракций и измерения. Ткань печени взвешивали и обрабатывали четырьмя объемами 30% КОН и нагревали на кипящей водяной бане в течение 10 мин. Общий гликоген экстрагировали этанолом до конечной концентрации 55%.Суспензию общего гликогена разделяли на две фракции, растворимую в кислоте и нерастворимую, добавлением 30 мкл PCA (70%) с последующим коротким и мягким центрифугированием. Общий гликоген, ASG и AIG были получены из одного и того же образца и проанализированы на глюкозу.

Полученные результаты:

Анализ различной массы ткани печени с использованием текущей процедуры показывает, что доли гликогена измеряются точно.CV% был менее 5% для меж- и внутри анализов общего гликогена и ASG. CV% составлял более 5% для промежуточных анализов AIG, но снижался при внутренних анализах. Во время 24-часового голодания общий гликоген полностью истощился (71,4 ± 8,3 мг / г сырого вещества против 4,4 ± 1,2, p ≤ 0,004), и изменение полностью произошло в ASG (66,9 ± 7,8 против 1,9 ± 1,1, p ≤ 0,004), в то время как AIG достоверно не изменился (4,4 ± 1,3 против 2,2 ± 0,9, p ≤ 0,08).

Выводы:

Значения ASG, AIG и общего гликогена, полученные с помощью текущего протокола, такие же, как при классическом методе гомогенизации, но процедура более проста и точна.ASG — это основная и метаболически активная часть гликогена в печени крысы.

Солюбилизация и растворение нерастворимой слабой кислоты, кетопрофена: влияние pH в сочетании с поверхностно-активным веществом

В этом исследовании изучалось совместное влияние pH и поверхностно-активного вещества на растворимость и растворение кетопрофена (KP), высокопроницаемого, ионизируемого и малорастворимого в воде препарата в желудочно-кишечном тракте.Равновесную растворимость КП определяли в буферах в диапазоне pH от 4,0 до 6,8 и концентрациях лаурилсульфата натрия (SLS) от 0% до 2,0%. Его собственная скорость растворения была измерена в той же среде с использованием устройства с вращающимся диском. Простая аддитивная модель, учитывающая свободные неионизированные формы КП и ионизированные формы КП (-) и их соответствующие мицеллярные формы, была использована для изучения растворимости и растворения in vitro. Нелинейный регрессионный анализ показал, что предложенная модель хорошо согласуется с экспериментальными данными с R (sq) = 0.96 (P <0,0001) для исследования растворимости и R (sq) = 0,98 (P <0,0001) для измерения собственной скорости растворения. Значения pK (a) и c (KP) оцениваются как 4,76 +/- 0,00 и 0,253 +/- 0,05 мг / мл соответственно, что хорошо согласуется с литературными данными. Коэффициент солюбилизации мицелл k (*) для неионизированного [KP] (мицеллы) составляет 757 +/- 165 л / моль, тогда как значение k (**) для ионизированного [KP (-)] (мицеллы) составляет 9,88+ /-6,70 л / моль. Коэффициенты диффузии различных частиц: КП, КП (-), [КП] (мицелла) и [КП (-)] (мицелла) равны 7.68 x 10 (-6), 1,54 x 10 (-6), 2,32 x 10 (-7) и 2,13 x 10 (-20) см (2) / с соответственно. Максимальное усиление солюбилизации составляет приблизительно 232 раза, в то время как максимальное усиление растворения составляет только 54 раза из-за меньшей диффузии мицеллярных частиц. Резкое повышение растворимости / растворения in vitro, связанное с увеличением pH и присутствием SLS, имитирует солюбилизацию / растворение KP in vivo в желудочно-кишечном тракте, когда pH увеличивается с 1-2 в желудке до 5-6 в двенадцатиперстная кишка.Результаты предполагают, что КП растворяется очень быстро в тонком кишечнике, подразумевая, что его абсорбция будет преимущественно контролироваться опорожнением желудка и лишь минимально ограничиваться последующими процессами растворения. Это поведение очень похоже на поведение препаратов BCS I, поэтому КП можно рассматривать в качестве возможного отказа от биоэквивалентности.

Произошла ошибка при настройке пользовательского файла cookie

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.

Настройка вашего браузера для приема файлов cookie

Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:

• В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить, хотите ли вы принимать файлы cookie.
• Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, нажмите кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
• Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
• Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г.,
  браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
• Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.

Почему этому сайту требуются файлы cookie?

Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie
потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.

Что сохраняется в файле cookie?

Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.

Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт
не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к
остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.

Анализ содержания золы (нерастворимой в кислоте), золы (нерастворимой в кислоте) биомассы

Когда этот метод является первым шагом в пакете анализа, кислотный гидролиз происходит в образце биомассы без предварительной экстракции в Celignis.Если предыдущие этапы, связанные с экстракцией образца, были выполнены, то экстрагированный материал используется для кислотного гидролиза.

В случае, если существуют три различных типа экстрагируемого материала (экстрагированный водой, экстрагированный этанолом и экстрагированный водой, затем этанолом), то образец, который подвергся экстракции как водой, так и этанолом, обычно используется для кислотного гидролиза, если не указано иное. заказчиком.

К кислотному гидролизу образца относятся следующие этапы.

1. Содержание влаги в образце определяется в двух экземплярах.

2. Примерно 300 мг (с указанием точного веса) образца добавляют в напорную трубку.

3. С помощью автоматического титратора добавляют 3,00 мл 72% -ной h3SO4, отмечают массу добавленной кислоты.

4. Образец тщательно перемешивают с кислотой с помощью стеклянной палочки, следя за тем, чтобы образец не оставался прилипшим к стенкам пробирки, а вместо этого оставался в контакте с кислотой.

5. Пробирку переносят в водяную баню с температурой 30 градусов Цельсия.

6. Шаги 2-5 повторяются для дубликата образца.

7. Каждые 10 минут стеклянный стержень каждой напорной трубки перемешивают, чтобы кислота достигла всех частей образца и произошел полный гидролиз. Это важный шаг.

8. Ровно через час после помещения в водяную баню напорную трубку снимают, помещают на весы и добавляют 84 мл воды (с записью веса добавленной воды).Любая кислота / образец на стержне удаляется с этого момента с помощью этой воды.

9. На пробирку накручивают крышку и пробирку несколько раз переворачивают, чтобы обеспечить тщательное перемешивание кислоты.

10. Подготавливаются две напорные трубки для раствора для извлечения сахара (SRS), чтобы контролировать потерю сахара, связанную с гидролизом второй стадии. Это включает следующие этапы:

(a) 348 микролитров 72% h3SO4 добавляют в пробирку, содержащую раствор, содержащий известный вес (приблизительно 10 г) стандарта сахара.Этот стандарт должен иметь сахарный состав, аналогичный ожидаемому от анализируемых образцов. Раствор кислоты и сахара тщательно перемешивают.
(b) Смесь сахар-кислота переносится в напорную трубку, которую затем герметично закрывают.

11. Все трубки под давлением для SRS и проб помещают в автоклав, который работает при 121 градусе Цельсия в течение 60 минут.

12. После того, как температура в автоклаве упадет ниже 80 ° C, пробирки удаляют и оставляют (закрывают) в лаборатории, пока они не достигнут комнатной температуры.

13. Затем гидролизаты фильтруют (с использованием вакуумного отсоса) через фильтровальные тигли известного веса, и полученный фильтрат хранят.

14. Все остаточные твердые частицы вымываются из пробирки деионизированной водой до тех пор, пока весь нерастворимый в кислоте остаток не останется на фильтрующем тигле.

Границы | Нерастворимые и термостабильные полигидроксиэфиры из возобновляемой природной полигидроксилированной жирной кислоты

Введение

Угроза окружающей среде и здоровью, вызванная массовым производством, использованием и утилизацией синтетических полимеров на основе топлива, является серьезной проблемой для нашего общества (Литнер и др., 2011). В последнее время такое беспокойство было сосредоточено на накоплении и воздействии одноразового упаковочного пластика на пресноводные и морские экосистемы, а также на последствиях для здоровья человека (Law, 2017; Blettler et al., 2018; Hamid et al., 2018). Глобальная стратегия решения проблемы основана на замкнутом цикле «сокращение-переработка-повторное использование» экономики замкнутого цикла. Хотя эти концепции основаны на повышении общественного сознания, четвертый столп «замены» стимулировал поиск устойчивых и экологически чистых материалов на биологической основе, заменяющих полимеры на основе ископаемых (Shen et al., 2010; Чен и Патель, 2012; Вилела и др., 2014; Гандини и Ласерда, 2015). Таким образом, за эти годы были предложены решения, основанные на обильном и возобновляемом растительном сырье, таком как целлюлоза и лигноцеллюлоза (Klemm et al., 2005; Brodin et al., 2017). Среди других биопластиков особый интерес вызывают короткоцепочечные полиэфиры, такие как поли (молочная кислота) (PLA), поликапролактон (PCL) и полигидроксиалканоаты (PHV, PHB и т. Д.) Из-за их биосовместимости и биоразлагаемости. Однако гораздо меньше внимания уделялось длинноцепочечным гомологам, хотя более низкое отношение сложноэфирной связи к массе могло бы способствовать скорости их разложения, а более длинная алкильная цепь улучшила бы гидрофобность и термическую стабильность.Основная причина этой неудачи — сложность разработки экономичного и экологически чистого способа производства мономеров жирных гидроксикислот. В большинстве синтетических методов получения жирных ω-гидроксикислот в качестве сырья используются растительные масла (Petrović et al., 2010; Jose et al., 2014), хотя также сообщалось о биосинтетических способах (Lu et al., 2010; Liu et al. ., 2011). Однако жирные ω-гидрокси и полигидроксикислоты (C16 и C18) уже присутствуют в природе в качестве мономеров барьерных биополимеров, таких как кутин и суберин, у высших растений (Domínguez et al., 2011; Граса, 2015). При соответствующей переработке этот богатый и возобновляемый природный ресурс можно использовать в качестве прибыльного сырья для синтеза жирных полигидроксиалканоатов для конкретных целей (Gandini et al., 2006; Heredia-Guerrero et al., 2017b). В частности, мономеры кутина из плодов томата использовались при приготовлении пленок и покрытий для косметики, биомедицины и упаковки пищевых продуктов (Heredia-Guerrero et al., 2017b).

Мономеры, соответствующие кутину биополиэфира, в основном представляют собой гидроксикислоты C16 и C18, обычно ω-гидроксикислоты с гидроксилированными средними цепями (Baker and Holloway, 1970; Walton and Kolattukudy, 1972), но есть и другие химические группы, такие как ненасыщенные, эпоксидные и вторичные вицинальные диолы.Эта более поздняя функциональность также присутствует в алевритовой (9,10,16-тригидроксигексадекановой) кислоте, главном компоненте шеллака, натуральной смоле, применяемой в пищевых продуктах, фармацевтике и покрытиях и потенциальном производстве 50 000 тонн в год (Heredia-Guerrero et al. др., 2017а). Алеуритовая кислота является отличной модельной молекулой для изучения роли первичных и вторичных гидроксильных групп и вклада вицинальной диольной части в структуру и свойства сложного полиэфира, образованного самоэтерификацией.Предыдущая работа была сосредоточена на жизнеспособности реакции в этих конкретных условиях (Benítez et al., 2015a, b) и на регулировании дисбаланса OH / COOH путем добавления пальмитиновой кислоты (Benítez et al., 2015c, 2016 ). В этой статье исследование расширено до гораздо более широкого диапазона температуры и времени реакции, чтобы установить оптимальные условия полимеризации и степень наблюдаемых побочных реакций. Хотя предполагается, что это путь без катализатора, здесь также был использован обычный катализатор этерификации, такой как Ti (OiPr) ₄ , для оценки его удобства.

Хотя природные жирные гидроксикислоты из растительного кутина или шеллака все еще далеки от рентабельного сырья для сыпучих упаковочных материалов, перспективы могут измениться при разработке покрытий толщиной несколько микрон, в которых количество материала на контейнер уменьшается на 2–2 На 3 порядка. В этом сценарии такие аспекты, как нетоксичность, компенсируют затраты, например, при замене внутренних лаков с бисфенолом А в пищевых банках.

Таким образом, чтобы разработать нетоксичный и легко масштабируемый путь синтеза для одностадийного получения тонких полиалевритных пленок, мы использовали поликонденсационную полимеризацию в расплаве на воздухе в разное время (8, 12, 16 и 22 ч) и температуры (150, 170, 190 и 200 ° C).Особое внимание было уделено влиянию кислорода на структуру, состав и физические (т.е. термические, механические и оптические) свойства синтезированных полиалевритатов, а также использованию Ti (OiPr) ₄ в качестве катализатора.

Экспериментальный

Алеуритовая (9,10,16-тригидроксигексадекановая) кислота была приобретена у Alfa Aesar (чистота ≥ 95%) и использована в том виде, в каком она была получена.

Пленки полиалевритата получали прямым плавлением алевритовой кислоты в предварительно нагретой (~ 110 ° C) открытой тефлоновой форме, легированной углеродом, и последующим нагревом в течение 8, 12, 16 и 22 ч при 150, 170, 190 и 200 ° С.Для катализированных образцов несколько капель раствора Ti (OiPr) ₄ в n -бутаноле предварительно добавляли к кислоте и перемешивали для получения суспензии. Конечное содержание катализатора составляло 400 ч. / Млн. Растворитель удаляли под вакуумом в течение 3 дней. В обеих сериях полученная толщина пленки составила около 350 мкм.

Спектрометр

FTIR представляет собой Nicolet IS50, работающий при разрешении 4 см ^-1 . Было накоплено 32 и 50 сканирований для передачи и ослабленного полного отражения (НПВО) соответственно.Обработка и подгонка ленты выполнялись с помощью программного обеспечения Nicolet Omnic. Спектры НПВО были скорректированы с учетом зависимости сигнала от глубины.

Твердотельный ¹³ C ЯМР-спектры были получены с помощью Bruker Avance III HD 400 МГц, работающего в прямой поляризации под магическим углом. Был использован импульс 30 ° ¹³ C длительностью 1,2 мкс и временем задержки 40 с, и было накоплено 300 сканирований. ¹³ C-химические сдвиги отнесены к тетраметилсилану.

Термограммы дифференциальной сканирующей калориметрии (DSC) были получены с помощью DSC Q20 (TA Instruments) от -70 до 150 ° C в потоке азота (50 мл / мин) при 10 ° C / мин с использованием негерметичных алюминиевых поддонов и приблизительно 4 мг. образца. T _г определяли при втором нагревании после удаления адсорбированной воды. Термогравиметрический анализ (ТГА) проводили с помощью анализатора ТГА / ДСК SDT Q600 (TA Instruments). Образцы (~ 8 мг) нагревали от комнатной температуры до 500 ° C со скоростью 5 ° C / мин с потоком N ₂ со скоростью 100 мл / мин. В дополнение к T _d5% , значения T _donset были получены из изменения наклона в профиле TGA (см. Рисунок S1 в вспомогательной информации).

Для анализа широкоугольной рентгеновской дифракции (WAXD) использовали дифрактометр X’Pert Pro (PANalytical) с монохроматическим излучением CuK _α .Дифрактограммы получали при 45 кВ, 40 мА в диапазоне от 3 до 70 ° (2θ) с шагом 0,0501 °. Пленки помещались на пластину монокристалла кремния с нулевым фоном в конфигурации θ − 2θ. Кристаллические индексы рассчитываются по уравнению

CI = 100 × AcAc + Aa (1)

, где Ac и Aa — площади кристаллических и аморфных пиков.

Испытания на растяжение были выполнены на машине MTS Criterion 42, оснащенной датчиком нагрузки 50 Н и приложившей предварительную нагрузку 0,02 Н.Прямоугольные однородные куски (7 × 30 мм) доводили до разрыва при постоянной скорости деформации 5 мм / мин в комнатных условиях. Механические параметры рассчитывали с использованием поперечного сечения образца без приложенной нагрузки и усредняли по меньшей мере по 6 образцам для каждого препарата. Q-800 DMA (TA Instruments) использовался для измерений восстановления ползучести и релаксации деформации. Кусочки размером около 20 × 7 мм были подвергнуты напряжению 0,2 МПа и деформации 0,5% соответственно. Для экспериментов по наноидентификации использовался ультрананоиндентор CSM UNHT с пирамидальным наконечником Берковича.Все измерения проводились с временем загрузки и разгрузки 30 с. Модуль Юнга и твердость рассчитывались по кривым разгрузки методом Оливера и Фарра, предполагая коэффициент Пуассона ν = 0,3.

Изображения

при атомно-силовой микроскопии были получены с помощью Nanotec AFM в динамическом режиме с низкой амплитудой и с использованием рычагов Nanosensors PPP-NCH (резонансная частота 295 кГц, силовая постоянная 29 Н / м).

Значения статического угла контакта с водой (WCA)

были определены с помощью оптического тензиометра Attension TL100 методом неподвижной капли и анализа профиля изображения с использованием капли воды класса Milli-Q объемом 3 мкл.

Проницаемость для водяного пара измерялась с использованием метакрилатных стаканчиков, при этом полиэфирная пленка закрывала частично заполненный резервуар для воды и помещалась в сухую камеру (относительная влажность <1%). Скорость пропускания воды (СПВП) получали из наклона графика зависимости потери веса от времени и относили к площади проникновения. Значения нормированы для толщины 25 мкм на коэффициент: толщина пленки (мкм) / 25.

кривых в УФ-видимом диапазоне получали с использованием спектрометра Cary 300, снабженного интегрирующей сферой, покрытой сульфатом бария (Labsphere).

Результаты и обсуждение

Химическая характеристика

Полимеры, синтезированные в этой работе, не растворились в растворителях, таких как легкие спирты и хлороформ. Только тот, который был приготовлен в самых мягких условиях, был частично растворен (6% по весу) в хлороформе после выдержки в течение нескольких дней при комнатной температуре. По этой причине использовались методы твердотельной химической характеристики, такие как ATR-FTIR и прямая поляризация / вращение под магическим углом (DP / MAS) ¹³ C MAS.

Полиалевритаты, полученные в данной работе, были охарактеризованы методом ATR-FTIR спектроскопии как полигидроксилированные сложные эфиры жирных кислот с характеристикой ν (C = O) при 1735 см ^-1 , полосами ν (COC) при 1248 и 1177 см ^-1 и ν (CO) и ν (OH) гидроксилов в областях 1050–1110 см, ^–1 и 3550–3250 см, ^–1 , соответственно, а также интенсивные пики ν (–CH ₂ -) вокруг 2 930 и 2 854 см ⁻¹ (Bellamy, 1975; Benítez et al., 2015c) (спектры с более широким диапазоном доступны на рисунках S2 – S5 во вспомогательной информации).Отсутствие пиков свободных кислот около 1700 см ^-1 указывает на высокую степень этерификации. Область ν (C = O) полиалевритатов была подробно изучена, и было выделено несколько вкладов: (i) пик при 1735 см ^-1 , относящийся к сложноэфирным карбонилам в аморфной фазе, (ii) плечо при 1715 см ^-1 , относящиеся к кристаллической фазе и / или водородно-связанным сложноэфирным (C = O) группам (Xu et al., 2002; Honma et al., 2003; Kansiz et al., 2007), (iii) полоса при 1,645 см ^-1 в основном вызвано адсорбированными молекулами воды, (iv) поглощение на уровне 1,615 см ^-1 , приписываемое побочным продуктам дегидратации (-C = C-), и (v) 1,803 и 1,773 см ^-1 слабые полосы, связанные с окисленными частицами, такими как сложные пероксиэфиры (R- (CO) -OOR ‘) и диацилпероксиды (R- (CO) -OO- (CO) -R’) (Davison, 1951).Для этих компонентов были подобраны спектры НПВО, и их эволюция (нормированная к площади пиков ν (-CH ₂ -)) в зависимости от температуры и времени реакции показана на рисунке 1. Интенсивное и постепенное увеличение сложноэфирных связей и окисления. и наблюдались побочные продукты дегидратации по мере того, как условия реакции становятся более жесткими. Такое поведение было связано с присутствием кислорода в реакционной атмосфере, поскольку никаких изменений не наблюдалось на стороне, обращенной к форме (нижняя сторона) (рис. S3 в вспомогательной информации).

Рисунок 1 . Изменение площади полосы ATR-FTIR (нормированное на площадь растяжения метиленовой группы) обнаруженных частиц в полиалевритатных пленках, полученных на воздухе, в зависимости от времени и температуры реакции. Показаны данные для сторон, подвергнутых воздействию воздуха (вверху) и сторон, защищенных воздухом (внизу). Заштрихованные области (светло-красные области) соответствуют диапазону значений, полученному из соответствующих ИК-спектров объемного пропускания обеих серий (катализированной и некаталитической). В верхнем левом углу показан спектр НПВО открытой стороны полимера в области 1825–1 540 см, ^–1 и его основные составляющие.Звездочка обозначает кристаллическую фазу и / или сложноэфирные группы с водородной связью (C = O).

По данным ATR, катализатор Ti (OiPr) ₄ способствует вторичной этерификации, а также побочным процессам окисления и дегидратации. Однако присутствие окисленных частиц снижается при более высокой температуре, что позволяет предположить, что катализатор также может способствовать их термическому разложению.

ATR-FTIR — это аналитический метод с ограниченной глубиной проникновения около 1–5 мкм в твердые тела.Хотя он очень подходит для обнаружения приповерхностных химических модификаций, он может не предоставить надежной основной информации. Чтобы оценить масштабы процессов окисления и дегидратации в пленках, были также измерены ИК-спектры пропускания (карбонильная область доступна на Рисунке S6 во вспомогательной информации). Те же виды, что и в ATR-FTIR, были обнаружены в обеих сериях, но их значения относительной интенсивности (закрашенные области светло-красным цветом на Рисунке 1) были более однородными и намного более низкими.Эти данные пропускания ИК-излучения показали, что химические изменения были в значительной степени ограничены стороной, подвергающейся воздействию воздуха, и основная масса оставалась в основном неповрежденным полиэфиром.

Для дальнейшего подтверждения общего химического состава полиалевритатов были собраны твердотельные спектры ЯМР ¹³ C. На рис. 2 представлены соответствующие спектры полимеров, полимеризованных в течение 22 ч при 150, 170, 190 и 200 ° C. Несмотря на различия в температуре реакции, изменений почти не наблюдалось.Во всех случаях высокая степень этерификации подтверждается характерным (C = O) пиком сложных эфиров при 174 ppm (Zlotnik-Mazori, Stark, 1988; Ahmed et al., 2003; Deshmukh et al., 2003). Особый интерес вызвала проверка отсутствия свободной кислоты (~ 177 м.д.), что было подтверждено отсутствием сигнала ~ 8 м.д. в спектрах ¹ H (не показаны). Этерификация происходила в основном с первичным гидроксилом (~ 80%), как показывает интенсивный пик при 65 м.д. с небольшим присутствием непрореагировавших групп при 62.5 частей на миллион (Benítez et al., 2015b). Химические изменения, выявленные с помощью ATR-FTIR на стороне воздействия воздуха, т. Е. Присутствие побочных продуктов окисления, таких как пероксиэфиры и пероксиды, и увеличение сложноэфирных связей, не были обнаружены по модификациям формы и интенсивности пика ¹³ C ЯМР (Benítez и др., 2017). Следовательно, данные ЯМР подтверждают низкую степень объемного изменения синтезированных полиалевритатов и его ограничение только приповерхностной областью на пленках.

Рисунок 2 . ¹³ Спектры твердотельного ЯМР полиалеврита, полученного методом поликонденсации в расплаве на воздухе при указанной температуре в течение 22 часов.

На основании этих результатов был предложен механизм поликонденсации в расплаве, в котором полиалевритная сетка в основном образована сложноэфирными связями с участием первичных гидроксилов, Схема 1. В присутствии O ₂ диольная часть подвергается окислительному расщеплению с образованием две дополнительные группы карбоновой кислоты, которые впоследствии могут подвергаться вторичной этерификации с избыточными вторичными гидроксилами.Результатом является уплотнение связи из-за создания двух новых сложноэфирных связей на каждую расщепленную связь C-C. Боковое окисление одной или обеих сложноэфирных и –COOH групп приводит к образованию пероксиэфиров и диацилпероксидов.

Схема 1 . Предлагаемый механизм реакции расплава-поликонденсации алевритовой кислоты на воздухе. Изображен эффект расщепления диола и вторичной этерификации как в кристаллическом, так и в аморфном доменах полиалевритатов.

Тепловые свойства

Термограммы DSC синтезированных полиалевритатов показали стеклование в диапазоне от -20 до -9 ° C, а полученные в более мягких условиях — плавление ~ 50 ° C.Интенсивный стеклование свидетельствует о низкой кристалличности этих сложных полиэфиров. T _{г Значения} зависели от условий приготовления и увеличивались по мере увеличения температуры и времени реакции до стабилизации около -9 ° C, рис. 3A. Такое увеличение можно рассматривать как препятствие подвижности цепи из-за разветвления, вызванного частичной этерификацией вторичных гидроксилов и связанным с этим ростом молекулярной массы (Benítez et al., 2015b). В целом, эти температуры стеклования были ниже, чем у поли (молочной кислоты) (40–70 ° C) и полиэтилентерефталата (73–80 ° C), выше, чем у T _г поликапролактона (~ −60 ° C) и в том же диапазоне, что и полигидроксиалканоаты (от −30 до 10 ° C), алифатические полигидроксиэфиры растительного происхождения (от −44 до −5 ° C) и сложные полиэфиры томатного жмыха (от −30 до — 5 ° C) (Heredia-Guerrero et al., 2019). С другой стороны, пик плавления был связан с кристаллическими доменами линейной структуры первичного сложного эфира и быстро уменьшался по мере того, как условия реакции становились более жесткими, рис. 3В. Повышение вязкости расплава, вызванное разветвлением и присутствием окисленных сложноэфирных групп, может ограничивать подвижность цепи и затруднять упаковку в кристаллическую структуру.

Рис. 3. (A) T _г и (B) значения энтальпии плавления (ΔH _м ) полиалевритатов как функция температуры и времени реакции как для катализируемых (закрашенные символы), так и для некатализированных катализированные (открытые символы) серии.На вставке в (B) показана термограмма ДСК полиалеритата, синтезированного при 170 ° C в течение 8 часов с низкотемпературным стеклованием и пиком плавления ~ 50 ° C в качестве репрезентативного примера.

Время реакции, необходимое для достижения T _{г Стабилизация и плавкость} зависят от кинетики этерификации в расплаве и, как было обнаружено, чувствительны к примесям в используемой коммерческой алевритовой кислоте (экстрагированной из натуральной смолы шеллака). Как правило, значения T _г немного выше, и время стабилизации сокращается, поскольку чистота алевритовой кислоты ниже (Benítez et al., 2015c). Это, скорее всего, вызвано остаточными дважды функционализированными органическими молекулами, действующими как сшивающие агенты и ускоряющими слияние доменов за счет реакции с избыточными вторичными гидроксилами.

T _г стабилизация и снижение энтальпии плавления происходили быстрее в каталитической серии. Это интерпретируется как участие Ti (OiPr) ₄ либо во вторичной этерификации гидроксила, либо во вторичной этерификации гидроксила или в реакции расщепления диола, о чем свидетельствует более интенсивное увеличение сложноэфирных связей, наблюдаемое с помощью ATR-FTIR.

Что касается термостабильности полиалевритатов, никаких значимых различий на кривых ТГА не наблюдалось независимо от используемых условий получения (см. Рисунок S7 в дополнительной информации). Наблюдали две связанные стадии разложения около 408 и 455 ° C, что соответствует 95% потере веса. Кроме того, характерная потеря веса алевритовой кислоты около 235 ° C не была обнаружена, что подтверждает данные ИК и ЯМР о достижении полной конверсии. Параметры ТГА представлены в таблице 1.Как видно, максимальная температура разложения (T _dmax ) была постоянной в пределах серии. Значения T _d5% и T _donset также были достаточно стабильными, но для катализированных образцов ниже на 11–13 ° C. Такой температурный сдвиг предварительно был связан с остаточной активностью встроенных катализаторов по отношению к некоторому типу термического разложения (например, окисленных частиц).

Таблица 1 . Значения T _d5% , T _donset и T _dmax получены при термическом разложении полиалевритатов, полученных в течение 22 ч при указанных температурах.

Кристалличность полиалевритатов

Широкоугольные рентгеновские дифрактограммы полиалевритатов (рис. 4A, вставка) показали слабые пики при 2θ = 19,25, 22,81, 28,67, 36,28 и 41,26 ° с d-интервалом 4,61, 3,88, 3,11, 2,47. , и 2,19 Å соответственно, относящиеся к плоскостям (110), (200), (210), (020) и (310) орторомбической упаковки метиленовых фрагментов в линейных жирных полиэфирах (Fuller, Frosch, 1939; Menges и др., 2007). Однако на дифрактограммах преобладает широкий ореол с центром около 19.50 °, что соответствует аморфной фазе, что свидетельствует о низкой кристалличности. Значения доверительного интервала были ниже 30% и систематически снижались по мере увеличения температуры и времени реакции, рис. 4А. Для такой аморфизации можно предположить несколько факторов, в том числе стерический эффект вторичных гидроксилов и / или разветвление цепи, вызванный частичной этерификацией таких гидроксилов. В этом смысле значение CI полиэфира, синтезированного в вакууме из 16-гидроксигексадекановой кислоты (аналогичная ω-гидроксикислота C ₁₆ , не имеющая вторичных гидроксилов), составляет ~ 80 vs.~ 35% для полиалевритата, полученного в тех же инертных условиях (Benítez et al., 2015a). Аморфизация также была вызвана присутствием кислорода в реакционной атмосфере. Ранее это наблюдалось при полимеризации 16-гидроксигексадекановой кислоты и объяснялось несоответствием решеток, вызванным образованием пероксиэфирных групп (Benítez et al., 2017). В случае полиалевритата окислительное расщепление диола было дополнительным механизмом вторичной этерификации гидроксила и разветвления.Опять же, более низкая кристалличность полиалевритата, полученного на воздухе, по сравнению со сложным полиэфиром 16-гидроксигексадекановой кислоты (где невозможно отщепление диола) является подтверждением такой аргументации.

Рис. 4. (A) Значения кристалличности, рассчитанные на основе данных XRD полиалевритатов как функция времени реакции. На вставке показаны рентгенограммы образцов, приготовленных на воздухе при 150 ° C (синий) и 200 ° C (красный) в течение 8 часов. (B) Связь между значениями энтальпии плавления и индексами кристалличности, рассчитанными методом XRD.

Каталитическая активность Ti (OiPr) ₄ в отношении окислительного расщепления и вторичной этерификации оправдывает ускорение процесса аморфизации в катализированной серии, рис. 4A. С помощью катализа легко получить аморфные полиэфиры при умеренных температуре и времени реакции.

На рис. 4В расчетный CI и энтальпия плавления (ΔH _m ) обеих серий были линейно коррелированы. Наблюдаемая тенденция предсказывает энтальпию плавления 125 ± 8 Дж / г для гипотетического полностью кристаллического полиалевритата.Это значение выше, чем для PLA (93 Дж / г) (Garlotta, 2001), и сопоставимо с PCL (167 Дж / г) (Chen et al., 1998).

Механические характеристики

Механическое поведение полиалевритных пленок исследовали с помощью испытаний на одноосное растяжение. Расчетные параметры представлены в таблице 2. Кривые напряжение-деформация (см. Рисунок S8 в вспомогательной информации) показали пластичный рисунок с равномерным удлинением (без образования шейки) до ~ 50% удлинения. По мере увеличения времени реакции и температуры вязкоупругая область уменьшалась, и полиэфир становился хрупким с низкими значениями деформации разрыва (ε _разрыв ~ 3–4%). Для катализированной серии переход из пластичного в хрупкое состояние достигался при более мягких реакциях. условия.Модуль Юнга (E) полиалевритатов упал до минимума (2–3 МПа) при 150 ° C. Это значение характерно для очень мягких резиноподобных материалов и может быть связано с процессом аморфизации. Выше такой температуры приготовления жесткость увеличивалась в обеих сериях до 90–95 МПа, а напряжение разрыва достигало максимума около 4 МПа. Остаточная кристалличность сильно влияет на механические параметры полиалевритатов, полученных в самых мягких условиях. В остальной части серии образцы сильно аморфны, и модуль упругости может быть линейно коррелирован с нормализованной площадью ATR-FTIR сложноэфирных групп, рис. 5A.Затем увеличение жесткости было связано с уплотнением сложноэфирных связей в полиалевритном каркасе как следствие вторичной этерификации после окислительного расщепления диола.

Таблица 2 . Параметры растяжения полиалевритатов, полученных методом поликонденсации в расплаве на воздухе.

Рис. 5. (A) Зависимость между модулем упругости и интенсивностью полосы НПВО сложноэфирного карбонила в полиалевритатах, синтезированных на воздухе. Зависимость хорошо выражена для аморфных образцов (светло-оранжевая область).Изменение вязкости при растяжении в присутствии побочных продуктов дегидратации (B), и (C) .

Усиление конструкции подтверждено измерениями ползучести и релаксации деформации. Временная характеристика полимеров под нагрузкой широко используется для извлечения ценной информации об их структуре. Например, в экспериментах по восстановлению ползучести прочные сшитые каркасы характеризуются низкой деформацией, плоской областью равновесия и быстрым восстановлением из-за отсутствия потока под напряжением (Macosko, 1994; Menard, 2008).На характеристики ползучести и релаксации напряжений влияют другие внутренние факторы, такие как кристалличность и то, проводятся ли измерения выше или ниже температуры стеклования. В серии T _г значения были ниже комнатной температуры. Таким образом, все образцы находились в каучуковом состоянии, и для испытаний были отобраны образцы с низкой кристалличностью. Кривые ползучести полиалевритата, синтезированного при температуре от 150 до 200 ° C в течение 22 часов, представлены на рисунке 6A. На вставке показано сильное снижение деформации (ε) при повышении температуры полимеризации, в то время как нормализованные данные восстановления ползучести (основная часть) показали прогрессирующее сглаживание области равновесия и более быстрое восстановление.Такое поведение может быть связано со структурным усилением и уменьшением текучести по мере увеличения температуры приготовления полиалевритата. Точно так же эксперименты по релаксации напряжения (рис. 6B) показали более высокие модули релаксации (E _SR ) и более медленное спадание напряжения (вставка), как и ожидалось, исходя из увеличения жесткости и уменьшения потока по мере повышения температуры реакции.

Рисунок 6. (A) с восстановлением ползучести (σ = 0,2 МПа) и (B) с релаксацией деформации (ε = 0.5%) кривые полиалевритных пленок, полученных в интервале 150–200 ° C в течение 22 ч на воздухе. Стрелки включены для выделения результатов, указывающих на усиление конструкции.

Интересно отметить, что механическое поведение этих полиэфиров, кажется, достигает устойчивого состояния при более высоких временах приготовления и температурах. Это наблюдение является подтверждением того, что расщепление диола и вторичная этерификация являются ограниченным процессом, ограниченным соседними областями межфазной границы полимер-воздух и не распространяющимся на всю массу пленки.Скорее всего, окисление является саморегулирующимся процессом, поскольку вязкость фазы расплава увеличивается при уплотнении сложноэфирной связи и препятствует дальнейшей диффузии кислорода в массу.

Вязкость полиалевритатов также оценивалась путем расчета площади под кривой напряжения-деформации до точки разрушения. Как правило, удельная механическая энергия, необходимая для разрыва, увеличивалась до серии 170 ° C, таблица 2. Однако после этого ударная вязкость значительно снижалась при использовании более жестких условий подготовки.Такое восстановление кажется противоречащим предлагаемому усилению структуры в окислительных условиях. Однако ударная вязкость может быть обратно пропорциональна присутствию побочных продуктов окисления и дегидратации, рис. 5B, C. В этом смысле постулируется, что измененная сторона пленки, открытая воздухом, становится областью концентрации напряжений, где трещины легче создаются и распространяются в объеме, что приводит к разрыву при более низкой деформации.

Чтобы решить эту проблему, локальные механические свойства обеих сторон, подвергнутых воздействию воздуха (вверху) и сохраненных воздухом (внизу), были охарактеризованы с помощью наноиндентирования, рисунок 7.Оба слоя были испытаны при нескольких нагрузках в диапазоне 300–5000 мкН. Хотя на нижней стороне не было обнаружено заметных различий, окисленная область зависела от глубины. В этом случае использовалась самая низкая нагрузка, чтобы минимизировать влияние основной массы. Значения модуля упругости (E) и твердости (H) для обеих сторон показаны как функция температуры для 22-часовой некаталитической серии на рисунках 7A, B, соответственно. Как было замечено, не было значимых различий между обеими сторонами в образце, приготовленном при 150 ° C, но в остальных сериях оба параметра были намного выше (до двух порядков) для поверхности, открытой на воздухе.Затем окисление привело к получению более жесткого и твердого материала, что соответствует результатам при растяжении. Относительно ударной вязкости и сопротивления разрушению отношение (H / E) определяется как упругая деформация до разрушения (Leyland and Matthews, 2000), а упругое восстановление ( W _e ) является параметром, связанным с диссипация энергии за счет деформации (Recco et al., 2009). Как показано на рисунках 7C, D, значения на верхней стороне (H / E) и W _e были ниже, чем значения на нижней стороне.Это интерпретируется как более низкая устойчивость к механическому напряжению и рассеиванию энергии за счет деформации и, следовательно, как более высокая подверженность разрушению окисленной стороны пленки. Результаты вдавливания подтверждают гипотезу об инициировании разрушения в этом измененном слое и снижении ударной вязкости, наблюдаемом при испытаниях на растяжение.

Рисунок 7 . Параметры вдавливания: (A) E, модуль упругости, (B) H, твердость, (C) H / E, упругая деформация до разрушения и (D) W _e , упругое восстановление для экспонированной на воздухе (вверху) и консервируемой на воздухе (внизу) сторон полиалевритных пленок, синтезированных на воздухе в течение 22 ч при указанных температурах.

Текстура поверхности и водонепроницаемые и светозащитные свойства в УФ-видимой области

Если они предназначены для использования в качестве пленок и покрытий для консервирования пищевых продуктов, проницаемость полиалевритатов для воды и УФ-видимого излучения является важным вопросом, требующим решения. Поскольку текстура экспонированной воздухом стороны пленок была слишком гладкой, чтобы ее можно было разрешить с помощью сканирующей электронной микроскопии (SEM) (см. Рисунок S9 в вспомогательной информации) и атомно-силовой микроскопии (AFM), использовалась. Топографические изображения, полученные с помощью АСМ, показали, что увеличение условий реакции приводит к заметному уменьшению шероховатости поверхности, рисунок 8.Параллельно скорость прохождения водяного пара (СПВП) также уменьшилась в два раза в этой серии (вставка на рис. 8). Вероятно, уменьшение текстурной поверхности является фактором, определяющим водопроницаемость за счет уменьшения эффективного поперечного сечения для процесса диффузии. Значения СПВП полиалевритатов примерно в 40 раз выше, чем у других биоразлагаемых полиэфиров, таких как PLA и PCL, но сравнимы с ацетатом целлюлозы (Shogren, 1997). Смачиваемость полиалевритатов была умеренной, со значениями WCA около 74 ° C, немного ниже, чем у PCA и PCL, около 85 ° и 97 ° соответственно (Pinto et al., 2013; Wang et al., 2017). Присутствие полярных свободных гидроксилов в полиэфирном каркасе из-за соотношения ОН: СООН 3: 1 в мономере было ответственно за такую ​​умеренную гидрофобность и водонепроницаемость. Действительно, введение полярных групп в PLA и PCL вызывает снижение WCA до 15-20 ° (Janorkar et al., 2004; Wang et al., 2017) и значение для полиэфира, полученного из 16-гидроксигексадекановой кислоты (с соотношение OH: COOH 1: 1) составляет около 83 °.

Рисунок 8 .Топографические изображения АСМ и среднеквадратичные значения шероховатости поверхности экспонированной на воздухе стороны полиалевритов, синтезированных на воздухе в течение 22 ч при указанной температуре. На верхней вставке показана нормализованная скорость пропускания водяного пара этих образцов при 25 ° C. На нижней вставке показан профиль капли воды поверх открытой для воздуха стороны полиалевритной пленки.

Пленки, полученные на воздухе путем поликонденсации в расплаве, постепенно окрашиваются от бледно-желтого до коричневого со значениями прозрачности (общий коэффициент пропускания при 600 нм) в диапазоне от 74 до 6% по мере увеличения температуры и времени реакции, Таблица 3.Однако синтезированные полиалевритаты довольно эффективно блокируют УФ-излучение. Они показывают плато с коэффициентом пропускания 0%, непрерывно растущее от (200 до 350 нм) до (от 200 до 540 нм) вдоль ряда, Рисунок 9 (вставка). Для оценки общей способности блокировать ультрафиолетовое и видимое излучение площадь над кривой пропускания была рассчитана в диапазоне 200–800 нм. Как видно на Рисунке 9, значения блокировки были довольно высокими (от 56 до 88%) и могут быть связаны с присутствием окисленных частиц на стороне пленок, подвергающейся воздействию воздуха.Такие виды отвечали за эффект окраски и вносили вклад в компонент поглощения непроходящего излучения. Отклонение, наблюдаемое для катализированной серии при 200 ° C, было связано с низкой степенью карбонизации, которая увеличивала общее поглощение. Немного более высокая степень блокировки некатализированных образцов, полученных в мягких условиях, обусловлена ​​их более высокой кристалличностью и усилением отраженного компонента.

Таблица 3 . Значения прозрачности (как полное пропускание при 600 нм) для полиалевритных пленок в зависимости от условий приготовления.

Рисунок 9 . Взаимосвязь между блокировкой УФ-излучения и присутствием окисленных частиц на стороне пленок, экспонированной на воздухе. На вставке показаны кривые полного пропускания в УФ-области спектра полиалевритатов, полученных на воздухе в течение 16 ч при указанных температурах.

Выводы

Описано получение нерастворимых и неплавких пленок на основе полигидроксиэфиров из полигидроксилированной жирной кислоты природного происхождения (алевритовой кислоты) путем прямой поликонденсации в расплавленном состоянии.Метод прост, не использует вредных веществ и представляет особый интерес для получения безвредных термостабильных и устойчивых к растворителям материалов из возобновляемых источников. По сравнению с растворимыми термопластичными короткоцепочечными полигидроксиалканоатами (PHA) и PLA, полиалевритаты, полученные на воздухе, являются подходящими материалами, чтобы противостоять процедурам термической стерилизации и миграции в пищевые продукты при использовании в пищевой упаковке.

Отсутствие химических отпечатков свободных кислот свидетельствует о высокой конверсии реакции.Образующийся полиэфир предпочтительно имеет первичную группу -ОН, оставляющую значительную популяцию свободных вторичных вицинальных гидроксилов. Присутствие O ₂ в реакционной атмосфере вызывает реакцию окислительного расщепления диола и образование новых кислотных групп, которые затем проходят стадию вторичной этерификации с избыточными гидроксилами. Результатом является уплотнение сети сложноэфирных связей, постепенно исчезающее от открытой для воздуха стороны к внутренней части пленки, что заметно влияет на объемную структурную структуру и механические характеристики.Таким образом, по мере увеличения времени реакции и температуры наблюдается прогрессирующая аморфизация и повышение жесткости полиалевритатов. Аморфизация вызывается увеличением разветвления из-за этерификации вторичных гидроксилов и происходящего нарушения упаковки линейных цепей. Уплотнение сложноэфирной связи также постулируется для уплотнения поверхности и снижения скорости водопроницаемости полиалевритных пленок. Помимо побочного увеличения сложноэфирной связи, участие кислорода вызывает серию побочных реакций, приводящих к образованию пероксисоединений.Такие вещества окрашивают пленки и улучшают их способность блокировать ультрафиолетовое излучение, что является важным вопросом, если их рассматривать в качестве материала для защиты пищевых продуктов. Хотя такие химические и структурные изменения ограничиваются глубиной нескольких микрон на открытой стороне пленок, это имеет значение, поскольку толщина многих покрытий, используемых в упаковке пищевых продуктов, аналогична.

Добавление Ti (OiPr) ₄ в качестве катализатора имеет умеренную активность из-за проблем с диффузией внутри расплава, но наблюдается положительный эффект как на вторичную этерификацию, так и на образование окисленных частиц, особенно при низких и низких температурах. умеренные температуры реакции.В любом случае, нет значительного снижения температуры или времени реакции, чтобы оправдать его использование.

Принимая во внимание результаты, эти полиалевритаты демонстрируют интересные свойства в качестве материалов для упаковки пищевых продуктов и потенцируют повышение ценности других жирных полигидроксикислот из возобновляемых дешевых сельскохозяйственных отходов, таких как фруктовые выжимки.

Заявление о доступности данных

Все наборы данных, созданные для этого исследования, включены в рукопись / дополнительные файлы.

Авторские взносы

Экспериментальные работы были выполнены JB под контролем AH и вкладами JH-G (ATR-FTIR), SG-P (WCA, проницаемость), MC-C (пропускание ИК-излучения, растяжение), LC (наноиндентирование), AG ( УФ-видимый).Все авторы в равной степени участвовали в анализе и обсуждении результатов и написании статьи.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могут быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы выражают признательность за финансирование со стороны Министерства экономики и конкуренции Испании (проект AGL2015-65246-R). Участие MC-C было поддержано CONACYT (Мексика) в рамках постдокторских мероприятий 252441 и 275118.AG был предоставлен Испанским Министерством образования и профессиональной подготовки (FPU17 / 01771).

Дополнительные материалы

Дополнительные материалы к этой статье можно найти в Интернете по адресу: https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fchem.2019.00643/full#supplementary-material

Список литературы

Ахмед, А., Кроуфорд, Т., Гулд, С., Ха, Ю.С., Холлра, М., Нур-И-Айн, Ф. и др. (2003). Синтез (R) — и (S) -10,16-дигидроксигексадекановой кислоты: стереохимия кутина и активация грибов. Фитохимия 63, 47–52. DOI: 10.1016 / S0031-9422 (03) 00003-7

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бейкер Э. А., Холлоуэй П. Дж. (1970). Составляющие кислоты кутинов покрытосеменных. Фитохимия 9, 1557–1562. DOI: 10.1016 / S0031-9422 (00) 85275-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Беллами, Л. Дж. (1975). Инфракрасные спектры сложных молекул, 3 ^rd Ed . Лондон: Чепмен и Холл.

Бенитес, Дж. Дж., Эредиа-Герреро, Дж. А., Крус-Каррильо, М. А., Бартель, М. Дж., Никер, Х. Э., и Эредиа, А. (2017). Перевод в нерастворимую форму и термостабилизация длинноцепочечного полиэфира путем некаталитического поликонденсационного синтеза в расплаве на воздухе. J. Appl. Polym. Sci. 134: 44350. DOI: 10.1002 / app.44350

CrossRef Полный текст

Бенитес, Х. Дж., Эредиа-Герреро, Х. А., де Варгас-Пароди, М. И., Крус-Каррильо, М. А., Моралес-Флорес, В., де ла Роса-Фокс, Н., и другие. (2016). Биоразлагаемые полиэфирные пленки из возобновляемой алевритовой кислоты: модификации поверхности, вызванные поликонденсацией в расплаве на воздухе. J. Phys. D: Прил. Phys . 49: 175601. DOI: 10.1088 / 0022-3727 / 49/17/175601

CrossRef Полный текст

Бенитес, Х. Дж., Эредиа-Герреро, Х. А., Гусман-Пуйоль, С., Бартель, М. Дж., Домингес, Э., и Эредиа, А. (2015a). Пленки на основе полигидроксиэфиров, полученные некаталитической поликонденсацией в расплаве природных жирных полигидроксикислот. Фронт. Материал . 2:59. DOI: 10.3389 / fmats.2015.00059

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бенитес, Х. Дж., Эредиа-Герреро, Х. А., Гусман-Пуйоль, С., Домингес, Э., и Эредиа, А. (2015b). Полиэфирные пленки, полученные некатализируемой конденсационной полимеризацией в расплаве алевритовой (9,10,16-тригидроксигексадекановой) кислоты на воздухе. J. Appl. Polym. Sci. 132: 43128. DOI: 10.1002 / app.41328

CrossRef Полный текст

Бенитес, Х. Дж., Эредиа-Герреро, Х.А., Гусман-Пуйоль, С., Домингес, Э., и Эредиа, А. (2015c). Длинноцепочечные полигидроксиэфиры из алевритовой кислоты природного происхождения в качестве потенциального материала для упаковки пищевых продуктов. Мягкий материал . 13, 5–11. DOI: 10.1080 / 1539445X.2014.993476

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Блеттлер, М. С. М., Абриал, Э., Хан, Ф. Р., Сиври, Н., и Эспинола, Л. А. (2018). Загрязнение пресной воды пластиком: признание исследовательских предубеждений и выявление пробелов в знаниях. Water Res. 143, 416–424.DOI: 10.1016 / j.watres.2018.06.015

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Бродин, М., Валлехос, М., Опедал, М. Т., Район, М. К., и Чинга-Карраско, Г. (2017). Лигноцеллюлоза как устойчивый ресурс для производства биопластиков. Обзор J. Clean. Тов . 162, 646–664. DOI: 10.1016 / j.jclepro.2017.05.209

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Чен, Г.К., и Патель, М.К. (2012). Пластмассы, полученные из биологических источников: настоящее и будущее: технический и экологический обзор. Chem. Ред. . 112, 2082–2099. DOI: 10.1021 / cr200162d

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Chen, H.-L., Li, L.-J., and Lin, T.-L. (1998). Формирование морфологии сегрегации в смесях кристаллических / аморфных полимеров: влияние молекулярной массы. Макромолекулы 31, 2255–2264. DOI: 10.1021 / ma9715740

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дэвисон, У. Х. Т. (1951). Инфракрасное поглощение карбонильной группы.Часть I. Диацилпероксиды, сложные эфиры и перкислоты. J. Chem. Soc . 1951, 2456–2461. DOI: 10.1039 / JR9510002456

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Дешмук, А. П., Симпсон, А. Дж., И Хэтчер, П. Г. (2003). Доказательства поперечного сшивания в кутине томата с использованием спектроскопии ЯМР HR-MAS. Фитохимия 64, 1163–1170. DOI: 10.1016 / S0031-9422 (03) 00505-3

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Домингес, Э., Эредиа-Герреро, Дж. А., и Эредиа, А. (2011). Биофизический дизайн кутикулы растений: обзор. Новый Фитол . 189, 938–949, DOI: 10.1111 / j.1469-8137.2010.03553.x

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Фуллер, С.С., Фрош, К.Дж. (1939). Дальнейшее исследование цепной структуры линейных полиэфиров. J. Phys. Chem . 43, 323–334. DOI: 10.1021 / j150390a005

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гандини, А., и Ласерда, Т. М. (2015). От мономеров до полимеров из возобновляемых источников: последние достижения. Прог. Polym. Sci . 48, 1–39. DOI: 10.1016 / j.progpolymsci.2014.11.002

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Гандини А., Паскоаль Нето К. и Сильвестр А. Дж. Д. (2006). Суберин: многообещающий возобновляемый ресурс для новых макромолекулярных материалов. Прог. Polym. Sci . 31, 878–892. DOI: 10.1016 / j.progpolymsci.2006.07.004

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хамид, Ф.С., Бхатти, М. С., Ануар, Н., Ануар, Н., Мохан, П., и Периафамби, А. (2018). Мировое распространение и изобилие микропластика: насколько ужасна ситуация? Управление отходами. Res . 36, 873–897. DOI: 10.1177 / 0734242X18785730

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эредиа-Герреро, Дж. А., Капуто, Г., Гусман-Пуйоль, С., Тедески, Г., Эредиа, А., Чезерачиу, Л. и др. (2019). Устойчивая поликонденсация многофункциональных жирных кислот из агроотходов жмыха томатов, катализируемая 2-этилгексаноатом олова (II). Mater. Сегодня Sust . 3–4, 100004. doi: 10.1016 / j.mtsust.2018.12.001

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эредиа-Герреро, Дж. А., Гольдони, Л., Бенитес, Дж. Дж., Дэвис, А., Чезерачиу, Л., Чинголани, Р. и др. (2017a). Биопласты на основе целлюлозы и полигидроксилированного эфира жирных кислот с настраиваемыми свойствами: ацилирование через систему смешанных ангидридов. Carbohydr. Полим . 173, 312–320. DOI: 10.1016 / j.carbpol.2017.05.068

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Эредиа-Герреро, Дж.A., Heredia, A., Domínguez, E., Cingolani, R., Bayer, I. S., Athanassiou, A., et al. (2017b). Кутин из агроотходов как сырье для производства биопластиков. J. Exp. Бот . 68, 5401–5410. DOI: 10.1093 / jxb / erx272

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хонма Т., Сенда Т. и Иноуэ Ю. (2003). Термические свойства и поведение при кристаллизации смесей поли (ε-капролактона) с хитином и хитозаном, Polym. Инт . 52, 1839–1846.DOI: 10.1002 / pi.1380

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Яноркар А. В., Меттерс А. Т. и Хирт Д. Э. (2004). Модификации пленок из поли (молочной кислоты): улучшенная смачиваемость из-за фотографирования с ограниченной поверхностью и повышенная скорость деградации из-за артефакта процесса фотографирования. Макромолекулы 37, 9151–9159. DOI: 10.1021 / ma049056u

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Хосе, Дж., Поурфаллах, Г., Меркли, Д., Ли, С., Bouzidi, L., Leao, A. L., et al. (2014). Термопластичные полиэфиры и сополиэфиры, полученные из растительного масла: синтез и оптимизация поликонденсации в расплаве для поли (ω-гидроксижирных кислот) со средней и длинной цепью и их сложноэфирных производных. Polym. Chem . 5, 3203–3213. DOI: 10.1039 / C3PY01261A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Кансис, М., Домингес-Видал, А., Макнотон, Д., и Лендл, Б. (2007). Инфракрасная спектроскопия с преобразованием Фурье (FTIR) для мониторинга и определения степени кристаллизации полигидроксиалканоатов (PHA). Анал. Биоанал. Chem . 388, 1207–1213. DOI: 10.1007 / s00216-007-1337-5

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Клемм Д., Хойблен Б., Финк Х.-П. и Бон А. (2005). Целлюлоза: великолепный биополимер и экологически чистое сырье. Angew. Chem. Int. Эд . 44, 3358–3393. DOI: 10.1002 / anie.200460587

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лейланд, А., и Мэтьюз, А. (2000). О значении отношения H / E в контроле износа: подход нанокомпозитного покрытия к оптимизированному трибологическому поведению. Износ 246, 1–11. DOI: 10.1016 / S0043-1648 (00) 00488-9

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Литнер Д., Ларссон А. и Дэйв Г. (2011). Ранжирование и оценка опасности для окружающей среды и здоровья пластиковых полимеров по химическому составу. Sci. Всего Окружающая среда . 409, 3309–3324. DOI: 10.1016 / j.scitotenv.2011.04.038

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лю, К., Лю, Ф., Цай, Дж., Се, В., Лун, Т.Э., Тернер, С. Р. и др. (2011). Полимеры из жирных кислот: синтез поли (ω-гидроксилтетрадекановой кислоты) и физико-химические исследования. Биомакромолекулы 12, 3291–3298. DOI: 10.1021 / bm2007554

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Лу В., Несс Дж. Э., Се В., Чжан Х., Миншалл Дж. И Гросс Р. А. (2010). Биосинтез мономеров пластмасс из возобновляемых масел. J. Am. Chem. Soc . 132, 15451–15455. DOI: 10.1021 / ja107707v

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Macosko, C.(1994). Принципы реологии, измерения и применение . Нью-Йорк, Нью-Йорк: ВЧ.

Менар, К. П. (2008). Динамический механический анализ. Практическое введение, 2 ^nd Ed . Бока-Ратон: CRC Press.

Google Scholar

Менгес, М. Г., Пенелле, Дж., Ле Февер де Тен Хов, К., Йонас, А. М., и Шмидт-Рор, К. (2007). Характеристика длинноцепочечных алифатических полиэфиров: кристаллическая и надмолекулярная структура PE22,4, выясненная с помощью рассеяния рентгеновских лучей и ядерного магнитного резонанса. Макромолекулы 40, 8714–8725. DOI: 10.1021 / ma071590p

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Петрович, З. С., Милич, Дж., Сюй, Ю., и Цветкович, И. (2010). Химический путь к высокомолекулярному полигидроксиалканоату на основе растительного масла, Макромолекулы 43, 4120–4125. DOI: 10.1021 / ma100294r

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Пинто, А.М., Морейра, С., Гонсалвес, И.С., Гама, Ф.М., Мендес, А.М., и Магальяйнш, Ф.Д. (2013). Биосовместимость поли (молочной кислоты) со встроенными материалами на основе графена. Colloids Surf. B Биоинтерфейсы 104, 229–238. DOI: 10.1016 / j.colsurfb.2012.12.006

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Рекко, А.А.С., Виафара, К.С., Синатора, А., и Чипчин, А.П. (2009). Диссипация энергии при вдавливании с измерением глубины как характеристика поведения покрытий при образовании наноцарапин. Износ 267, 1146–1152. DOI: 10.1016 / j.wear.2009.01.043

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Шен Л., Уоррелл Э. и Патель М. (2010). Настоящее и будущее развитие пластмасс из биомассы. Биотопливо Биопрод. Биор . 6, 25–40. DOI: 10.1002 / bbb.189

CrossRef Полный текст

Шогрен Р. (1997). Паропроницаемость биоразлагаемых полимеров. J. Environ. Polym. Деграда . 5, 91–95. DOI: 10.1007 / BF02763592

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Вилела, К., Соуза, А.Ф., Фонсека, А.С., Серра, А.С., Коэльо, Дж. Ф. Дж., Фрейре, С. С. Р. и др. (2014). Стремление к экологически чистым полиэстерам — взгляд в будущее. Polym. Chem . 5, 3119–3141. DOI: 10.1039 / C3PY01213A

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Уолтон, Т. Дж., И Колаттукуди, П. Э. (1972). Определение структуры мономеров кутина с помощью новой процедуры деполимеризации и комбинированной газовой хроматографии и масс-спектрометрии. Биохимия 11, 1885–1897.DOI: 10.1021 / bi00760a025

PubMed Аннотация | CrossRef Полный текст | Google Scholar

Ван, Х., Тонг, Д., Ван, Л., Чен, Л., Ю, Н., и Ли, З. (2017). Простая стратегия смазывания блок-сополимера PCL / PEG с превосходной ферментативной деградацией. Polym. Деграда. Укол . 140, 64–73. DOI: 10.1016 / j.polymdegradstab.2017.04.015

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Xu, J., Guo, B.-H., Yang, R., Wu, Q., Chen, G.-Q., and Zhang, Z.-M. (2002).In situ FTIR-исследование плавления и кристаллизации полигидроксиалканоатов, Polymer 43, 6893–6899. DOI: 10.1016 / S0032-3861 (02) 00615-8

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Злотник-Мазори Т. и Старк Р. Э. (1988). Исследования ядерного магнитного резонанса кутина, нерастворимого растительного полиэстера. Макромолекулы 21, 2412–2417. DOI: 10.1021 / ma00186a019

CrossRef Полный текст | Google Scholar

Получение растворимых солей из нерастворимых веществ — Кислоты, щелочи и соли — AQA — Объединенная научная редакция GCSE — AQA Trilogy

Растворимую соль можно получить путем взаимодействия кислоты с подходящим нерастворимым реагентом, включая:

• металл
• a оксид металла
• гидроксид металла
• карбонат

Выбор нерастворимого реагента зависит от конкретной требуемой соли.

Например, медь не реагирует с разбавленными кислотами, поэтому этот металл использовать нельзя. С другой стороны, натрий слишком реактивен, чтобы его можно было безопасно использовать.

Поскольку в результате реакции между металлами и кислотами образуется легковоспламеняющийся водород, химики обычно производят соли путем реакции оксида металла или карбоната металла с кислотой.

Выбор реагентов

В таблице приведены некоторые примеры солей, образующихся при различных комбинациях нерастворимых реагентов и кислот.

909 Сульфат алюминия 9097 909 Сульфат меди 9097

Получение соли

Для получения растворимой соли из кислоты и нерастворимого реагента

:

:

нерастворимый реагент для кислоты в химическом стакане, по одной лопатке за раз, перемешивая для перемешивания.Продолжайте добавлять порошок, пока он не станет избытком (осталось немного непрореагировавшего порошка). Теперь вся кислота прореагировала.

1. Отфильтруйте смесь в химическом стакане, чтобы удалить излишки твердого вещества. Фильтрат теперь содержит только соль и воду.
2. Нагрейте раствор в емкости для выпаривания на водяной бане. Прекратите нагревание, когда по краю испарительной ванны начнут появляться маленькие кристаллы. Теперь раствор насыщен.
3. Оставьте насыщенный раствор при комнатной температуре на день или два.Это дает время для образования крупных кристаллов.
4. При необходимости высушите кристаллы, осторожно промокнув фильтровальной бумагой.

Вопрос

Posted in Разное