Растворитель целлюлозы для биологических опытов

[Ruslan_Sharipov]

Я математик, работаю в БашГУ. Но меня интересует химия в связи с желанием произвести некоторые опыты с растениями. Мне нужен реактив для растворения целлюлозы, желательно не очень токсичный для растительных клеток. Здесь на форуме и на других сайтах нашёл информацию о следующих веществах: реактив Швейцера, ЖВНК, кадоксен, хлорид цинка, гидроксид натрия. Требования такие: быстрота растворения, достижение максимально возможных концентраций целлюлозы в небольших количествах растворителя, нетоксичность или малая токсичность для растительных клеток. Ну и доступность в домашних условиях конечно.

Решил начать с реактива Швейцера $\mathrm{[Cu(NH_3)_4](OH)_3}$. Для его получения используют гидроксид меди, который осаждают из сульфата меди едким натром. Но едкий натр опасное вещество при попадании на кожу и в глаза. Поэтому решил попробовать по-другому. Через дигидроксокарбонат меди $\mathrm{(CuOH)_2CO_3}$. Его удалось достать, хотя сейчас у меня некоторые сомнения, то ли вещество мне дали. В интернете узнал, что это должен быть порошок светло зелёного цвета, а то что у меня есть - это скорее светло голубой порошок с едва заметным зеленовато-салатным оттенком. Подозреваю, что это карбонат меди $\mathrm{CuCO_3}$. В Википедии сказано, что при реакции с аммиаком эти вещества дают немного разные результаты

$\mathrm{(CuOH)_2CO_3 + 8\,NH_3\cdot H_2O\longrightarrow[Cu(NH_3)_4]CO_3 + [Cu(NH_3)_4](OH)_2 + 8\,H_2O}$

$\mathrm{CuCO_3 + 4\,NH_3\cdot H_2O\longrightarrow [Cu(NH_3)_4]CO_3 + 4\,H_2O}$

Оба получающихся вещества содержат комплекс $\mathrm{[Cu(NH_3)_4]}$. Но какое из них реально растворяет целлюлозу: $\mathrm{[Cu(NH_3)_4](OH)_2}$ или $\mathrm{[Cu(NH_3)_4]CO_3}$? Дигидроксотетрааммиакат меди или карбонат тетрааммиаката меди? В моём случае раствор темно синего цвета я получил. Но какой-либо заметной на глаз способности растворять целлюлозу не обнаружил.

Есть ещё сульфатная соль того же комплексного соединения. В Википедии она названа "сульфат тетраамминмеди", причём написана с двумя м (аммин). Это правильно или в Википедии опечатка? Способна ли такая сульфатная соль растворять целлюлозу?

Если только дигидроксид растворяет целлюлозу, а соли не могут, то у меня ещё один вопрос - нельзя ли изгнать $\mathrm{CO_3}$ ион из раствора, например, осадив его а виде нерастворимой соли или превратив в углекислый газ? Что для этого применить?

В целом, прошу, дайте подсказку, что лучше всего подходит для растворения целлюлозы в биологических опытах.

[astepanov]

Может быть, для вас окажутся пригодными водорастворимые производные целлюлозы, ее эфиры - карбоксиметилцеллюлоза, метилцеллюлоза, оксиэтилцеллюлоза? Эти вещества производятся промышленно, легко образуют вязкие растворы, нетоксичны (иногда применяются в пищевой промышленности). Карбоксиметилцеллюлоза в форме натриевой соли - обычный клей для обоев (Na-КМЦ). В Сети есть масса адресов производителей и поставщиков этих веществ. Там же, в Сети, описаны строение и свойства этих веществ. Удачи!

[ИСН]

Сделайте нормальный реактив Швейцера и не парьтесь. Подумаешь, едкий натр. Все вещества опасны, кроме азота, кислорода и воды (которые, впрочем, тоже опасны и убили кучу народа).
С другой стороны, означенный реактив наверняка убьёт ваши растительные клетки. И все остальные реактивы их убьют. И клей КМЦ, скорее всего, тоже.
Жизнь - хрупкая штука.

[Ruslan_Sharipov]

Astepanov, а можно ли произвести эти водорастворимые эфиры целлюлозы непосредственно из целлюлозы прямо в растении? Какие реактивы для этого нужны?

ИСН в сообщении #1144452 писал(а):

Подумаешь, едкий натр. Все вещества опасны...

Дело даже не в опасности. Все фирмы, торгующие реактивами в нашем городе, очень неохотно работают с физическими лицами. Завышают цены, либо устанавливают высокую нижнюю границу стоимости заказа, либо просто отказываются продавать реактивы.

[astepanov]

Ruslan_Sharipov в сообщении #1144459 писал(а):

а можно ли произвести эти водорастворимые эфиры целлюлозы непосредственно из целлюлозы прямо в растении? Какие реактивы для этого нужны?

Руслан, я эту область химии знаю поверхностно, но думаю, что в растении ничего не получится, во всяком случае теми методами, которые используют в промышленности. Нужны очень агрессивные реагенты, которые убьют растение за секунды.

[ИСН]

Вот и я так думаю.

[Ruslan_Sharipov]

Хорошо, оставим растения. В как на счёт растворимости целлюлозы в водных растворах $[\mathrm{Cu(NH_3)_4]CO_3}$ и $\mathrm{[Cu(NH_3)_4]SO_4}$? Чисто химический вопрос.

[Droog_Andrey]

Без щёлочи можно обойтись, если получать реактив Швейцера растворением в аммиачной воде порошка $\rm{CuO}$. Всё, что растворяет целлюлозу, будет растворять и клеточные стенки растительных клеток, приводя к их гибели.

[Ruslan_Sharipov]

Droog_Andrey в сообщении #1145006 писал(а):

Без щёлочи можно обойтись, если получать реактив Швейцера растворением в аммиачной воде порошка $\rm{CuO}$

Об этом нигде не пишут. Пишут лишь, что при сплавлении $\rm{CuO}$ с твердыми щелочами образуются купраты, но это очень жёсткий процесс. Пишут также о восстановлении $\rm{CuO}$ до металлической меди аммиаком, но видимо имеется газообразный аммиак и какой-то нагрев для инициации такой реакции. То, что оксид меди среагирует с аммиаком в водной среде верится с трудом. Дайте, пожалуйста, ссылку на источник.

Droog_Andrey в сообщении #1145006 писал(а):

Всё, что растворяет целлюлозу, будет растворять и клеточные стенки растительных клеток, приводя к их гибели.

Стенки клеток - это всё-таки белки и липиды. Какие-то повреждения естественно наноситься будут. Но будет ли гибель - я не знаю. Это надо проверять, прежде чем делать утверждение.

[Droog_Andrey]

Ruslan_Sharipov в сообщении #1145029 писал(а):

То, что оксид меди среагирует с аммиаком в водной среде верится с трудом. Дайте, пожалуйста, ссылку на источник.

Как же осточертели эти требования ссылок. Скоро люди, того и гляди, практически полностью подменят физическую реальность виртуальной...

У меня вот в лабе стоит ведро мелкодисперсного $\rm{CuO}$ и несколько банок с аммиачной водой. Беру, смешиваю, растворяется. И до лампочки, кто какие ссылки приведёт.

Критерий истины - эксперимент (так и хочется выругаться матом), а не пруфлинки и нотариально заверенные скриншоты.

Ruslan_Sharipov в сообщении #1145029 писал(а):

Стенки клеток - это всё-таки белки и липиды.

Это мембраны клеток - белки и липиды. А у стенок растительных клеток целлюлозная основа.

[Ruslan_Sharipov]

Стенка, мембрана - признаюсь, не силён в терминологии. Так вот, целлюлозная стенка - это не есть живой орган. Это отмерший орган, выполняющий в основном каркасную функцию типа наших ногтей во внешней их части, типа волос и типа рогов и копыт у животных.

На счёт ссылок. Я испробую, то, что Вы говорите, но одновременно с некоторыми другими задумками, поскольку не хочется дышать аммиаком из-за каждого поста, который даже не подтверждён источниками.

[madschumacher]

Ruslan_Sharipov в сообщении #1145029 писал(а):

То, что оксид меди среагирует с аммиаком в водной среде верится с трудом. Дайте, пожалуйста, ссылку на источник.

Тупо возьмите в руки любой учебник по неорганике для вузов.

[Ruslan_Sharipov]

Взял книгу Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева "Химия в реакциях: cправочник". В нём сказано, что $\mathrm{CuO}$ медленно реагирует с гидратом аммиака. Реакция записана в виде

$\mathrm{CuO+ 4 (NH_3\cdot H_2O)[\text{конц.}] \to [Cu(NH_3)_4](OH)_2 + 3 H_2O}$

Кроме того, над стрелкой стоит греческая буква тау: τ. В данном справочнике - это условное обозначение медленности протекания реакции. Если порошок из окиси меди будет месяцами лежать на дне колбы, медленно реагируя, то это вряд ли меня устроит.

[Droog_Andrey]

Синее окрашивание аммиачной воды появляется сразу же при добавлении порошка оксида. Если оксид будет кусками и прокалённый, то да, будет долго растворяться.

[madschumacher]

Ruslan_Sharipov в сообщении #1145741 писал(а):

Взял книгу Р.А. Лидин, В.А. Молочко, Л.Л. Андреева "Химия в реакциях: cправочник".

Хороший выбор. Всегда его просматривайте, когда что-то быстро хотите узнать по неорганике. Но всё же некое представление об общей химии при прочтении, конечно же, нужно иметь.