Растительная клетка имеет формутрубки, стенки которой образованы длинными, уложенными приблизительно параллельнонитевидными молекулами целлюлозы. В природной целлюлозе имеются области,где молекулы-цепочки уложены идеально в параллельные пряди-кристаллы, ониудерживаются в таком порядке с помощью гидроксильных связей по боковымсторонам молекул. Такие образования можно считать вполне добротнымикристаллами с той удивительной особенностью, что они короче образующихих молекулярных цепочек (рис. 38). Каждый такой кристаллит заканчиваетсяпучком распушенных цепочек, напоминающим по форме помазок для бритья, вкотором волоконца уже не очень параллельны. Молекулы могут в дальнейшемвновь собраться в параллельный пучок и образовать новый кристаллит, такчто одна молекула иногда тянется через несколько кристаллитов.
Рис. 38. Кристаллически-аморфная структура целлюлозы
Итак, кристаллические области образуются с помощью гидроксильных групп,которые избавились от плотно прилегающих к ним молекул воды; такая жесткаякристаллическая система оказывается недоступной для воды. Мы знаем обэтом по рентгеновским измерениям: когда целлюлоза набухает в воде, расстояниямежду молекулами в кристалле не изменяются. С другой стороны, целлюлозаочень интенсивно притягивает жидкость и атмосферную влагу, и это с инженернойточки зрения ее самый большой порок.
Доля кристаллического материала в натуральной целлюлозе может бытьочень различна, но в среднем она составляет 30-40%. Некристаллическая,то есть аморфная, целлюлоза не имеет никакой защиты своих гидроксильныхгрупп от влаги, Поскольку большинство этих групп со своими соседями жестконе связано, они подхватывают любую доступную им молекулу воды, образуявокруг себя водную оболочку. Это, естественно, снижает взаимное притяжениегидроксилов. Силы, сохраняющие целостность клеточной стенки в боковом направлении,падают, и клетка разбухает. Целлюлоза полностью не переходит в растворотчасти благодаря большому размеру своих молекул, а главным образом потому,что система в целом механически связана присутствием кристаллических областей,непроницаемых для воды и составляющих значительную часть общей массы. Такназываемая “регенерированная целлюлоза”, целлофан, получается путем растворениянатуральнойцеллюлозы химическими методами, разрушающими кристаллиты. Затем полученныйраствор осаждается, образуется прозрачная пленка, состоящая в основномиз перепутанных отдельных молекул и намного меньшей доли кристаллитов.Намокая, такая пленка становится очень рыхлой и теряет всю свою прочность;целлофан может использоваться в качестве оберточно-упаковочного материала(это его основное назначение) лишь потому, что на него с двух сторон нанесенаочень тонкая непроницаемая для воды лаковая пленка. Однако после продолжительногозамачивания материалы такого типа становятся безнадежно слабыми, в то времякак натуральная целлюлоза сохраняет довольно большую часть своей прочности.
