纤维素的发现与早期历史

文摘 2025-01-12 18:21 山西

1838 年，法国化学家安塞尔姆・佩恩（Anselme Payen）将木材经硝酸、氢氧化钠溶液交替处理后分离得到了纤维素。佩恩的发现为后续对纤维素的深入研究奠定了基础。佩恩对这种纤维素进行了化学分析，测定了其化学组成，发现其化学式为（C₆H₁₀O₅）n，与淀粉的化学式相同。这一发现得到了法国化学家让-巴蒂斯特·杜马（Jean-Baptiste Dumas）的确认，杜马将这种物质正式命名为纤维素。纤维素聚合物的形式在1932年由高分子科学奠基人 —— 德国化学家施陶丁格尔（Hermann Staudinger）确定。

安塞尔姆·佩恩（Anselme Payen）介绍

安塞尔姆・佩恩（Anselme Payen）是一位法国化学家，他的生平经历如下：

1795 年 1 月 6 日，佩恩出生于巴黎。

他早年跟随父亲学习化学，13 岁时便开始向优秀的化学家学习，包括路易・尼古拉・沃克兰（Louis Nicolas Vauquelin）、路易・雅克・泰纳尔（Louis Jacques Thenard）和米歇尔・欧仁・谢弗勒尔（Michel Eugène Chevreul）等。

1814 年，他进入巴黎综合理工学院。

1815 年，23 岁的佩恩开始负责一家硼砂精炼厂，他研发出了从苏打和硼酸合成硼砂的方法，打破了荷兰对硼砂的垄断，得以以更低的价格出售硼砂。

1820 年，佩恩在父亲去世后接管家族产业，并致力于改进多个化学产品的制造工艺，降低生产成本。他还开发了从土豆中提炼淀粉和酒精的方法，以及用于确定氮含量的方法等。

1822 年，他发明了脱色计，用于分析、脱色、漂白和结晶糖等。

1833 年，佩恩与让 - 弗朗索瓦・佩尔索（Jean-François Persoz）一起从麦芽提取物中分离出了第一种酶 —— 淀粉酶（amylase），这种酶可以加速淀粉转化为葡萄糖的过程。

1836 年，佩恩在巴黎中央艺术与制造学院教授应用化学。1842 年，他获得了法国国立工艺学院该学科的教授职位。

1838 年，佩恩在对木材的化学成分进行研究时，分离出了一种存在于植物细胞壁中的物质，这种物质可以分解成葡萄糖单元，他将其命名为 “纤维素”（cellulose）。

佩恩是众多科学委员会的成员，在工业和农业化学的应用方面提供专业建议。他是法国科学院和许多学术团体的成员，并被授予荣誉军团勋章。

1871 年 5 月 12 日，佩恩在巴黎逝世，享年 76 岁。

他的研究成果和发现对化学领域产生了重要影响，为后来的相关研究奠定了基础。例如，纤维素的发现对于理解植物结构以及在造纸、纺织等多个行业的应用具有重要意义；而淀粉酶的发现则推动了对酶的研究和在生物化学领域的应用。此外，他在化学应用方面出版了多部著作，如《基本反应试剂论》《啤酒花研究》《土豆论》《各种啤酒的制造论》《可食用物质及其改善方法》《甜菜蒸馏论》等。

纤维素早期研究与发现

纤维素的发现史可以追溯到19世纪，以下是其主要的发展历程：

1838年：法国化学家安塞尔姆·佩恩（Anselme Payen）通过用硝酸、氢氧化钠溶液交替处理木材，分离得到纤维状的不溶解组分，并确认其为一种均匀的化合物，将其命名为纤维素。

1846年：德国化学家弗里德里希·施恩拜因（F. Schönbein）通过用硝酸处理木纤维素，制成了硝酸纤维素。

1855年：G. Audemars获得了世界化学纤维发展史上的第一个专利，他提出用硝酸处理桑树枝的韧皮纤维，溶解于醚和酒精混合物后通过钢喷嘴进行抽丝。

1862年：法国人M. Ozanam提出了使用喷丝头纺丝的设想。

1883年：英国人J. W. Swan取得了用硝化纤维素的醋酸溶液纺丝、随后进行炭化生产白炽灯丝的专利，并认为这种丝可用于纺织，称之为“人造丝”。

1891年：法国人Chardonnet获得了用硝酸纤维素制造化学纤维的最著名的专利，并于1891年在Besançon以工业规模生产硝酯纤维（硝酸纤维素纤维），这标志着世界化学纤维工业化的开始。

1857年：德国人Schweizer发明了制备铜氨纤维素的方法。

1890年：Despassie提出了由铜氨溶液制备纤维素纤维的方法。

1891年：三个英国人C. F. Cross、E. J. Bevan和C. Beadle发明了把纤维素溶解成溶液的新方法——粘胶法，并于1892年在英国和德国取得专利。

1901年：德国H. V. Donnersmarck公司取得了在中欧地区使用粘胶法专利的许可，并建厂生产，但直到1910年仍不能正常生产。

1904年：英国Courtaulds公司购买了粘胶法专利，并首先实现了工业化，成为世界第一个大规模生产的化学纤维品种。

1869年：德国人P. Schützenberger以实验室规模研究成功使用醋酸酐进行纤维素的乙酰化。

1903年：德国化学家阿瑟·艾兴格林（Arthur Eichengrün）与特奥多尔·贝克尔（Theodore Becker）发明了第一个可溶性形态的醋酸纤维素。

1921年：德国Premnitz工厂生产出了可用于纺织的粘胶短纤维。

1928年：德国有机化学家Hermann Staudinger确定了纤维素的聚合物形式。

1943-1949年：Hermans提出了纤维素的弯曲模型，Jones等人使用各种现代模拟方法研究纤维素链构象，证明了纤维素Ⅰ和纤维素Ⅱ都符合这种模型。

-作者介绍-

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