【授業実況】2025/08/30 セルロースと再生繊維｜レーヨンの製造と性質【高校化学】

この記事を読んでわかること

• セルロースの構造と化学的性質
• セルロースが還元性を示さない理由
• ニトロセルロースの生成反応を理解
• 再生繊維レーヨンの製造方法を説明できる
• 銅アンモニア法とビスコース法の違いを把握

要約

要約：セルロースは熱水に溶けず、レーヨンに再生される。

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📘 導入

「セルロースって紙や綿の主成分だけど、入試ではどこを押さえればいいの？」そんな疑問に答えるのが今回のテーマです。セルロースの性質からニトロセルロースの火薬、さらに再生繊維レーヨンの製造法までを整理し、試験で迷わない知識にまとめます。

📘 セルロースの基本と性質

セルロースは植物細胞壁の主成分であり、綿花や木材に多く含まれる天然高分子です。分子式は (C₆H₁₀O₅)n で、多数のβ-グルコースが β-1,4-グリコシド結合で連なった直鎖状構造をもっています。

• 熱水や有機溶媒に不溶
• ヨウ素デンプン反応を示さない
• 還元性を示さない

これは、セルロースがアルデヒド基を持たないためです。デンプンとの違いは、入試でも狙われるポイントです。

💡思考のヒント

💡ヒント：
「セルロースは直鎖構造・水素結合で強固」という視点で、溶解性や性質を関連づけると整理しやすいです。

📘 ニトロセルロースの生成

セルロースを濃硝酸と濃硫酸の混酸に処理すると、ニトロセルロース（硝化綿）が得られます。これは火薬やセルロイドとして利用される重要な誘導体です。

反応のイメージ：セルロースの –OH 基に –NO₂ が導入される。
この置換によって発火性を持つ物質に変化します。

📘 再生繊維レーヨン

セルロースをいったん溶かし、繊維として再生したものを再生繊維といい、その代表例がレーヨンです。

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高校化学が苦手でも「原子からモル計算」まで基礎を整理したい人へ

📘 レーヨンの製造法

1. 銅アンモニア法（キュプラ）
   溶媒：シュバイツァー試薬 [Cu(NH₃)₄]²⁺（深青色）
   セルロースを溶かし、希硫酸中に押し出して再生。
   
2. ビスコース法
   セルロースを二硫化炭素と反応させてセルロースキサントゲン酸エステルに変え、水酸化ナトリウム水溶液に溶解。
   紡糸後に酸処理してセルロースを再生。

レーヨンは光沢が美しく、吸湿性が高いため、衣料用繊維として利用されます。

📘 💡今日の学び×思考のヒント

1. セルロースとデンプンの違いは「結合の種類」と「反応性」
2. ニトロセルロースは「置換基導入」で爆発性物質に変わる
3. レーヨンは「天然由来だが人工的に再生された繊維」

📘 演習問題

📘 まとめ

セルロースは天然高分子の代表で、紙・木綿の主成分です。その性質（不溶・非還元性）は入試頻出ポイント。さらに硝化によりニトロセルロースが得られ、再生処理でレーヨンが作られます。銅アンモニア法とビスコース法の違いを整理しておくことが重要です。

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