2. Wat is zuurgraad
In zuiver water is altijd een vaste hoeveelheid van de moleculen gesplitst (geioniseerd) in
waterstof (H+) ionen en Hydroxyl ionen (OH"). Deze hoeveelheid bedraagt 10"7 gram
molecuul water per liter.
Bij de splitsing van water volgens onderstaande vergelijking: H20 H* OH" ont
staat uit 10"7 grammolecuul H20, 10"7 gram ion en 10"7 gram ion OH".
Het ionenproduct [OH [H+] is constant en bedraagt dus [10 7] x [10"7] 10"14.
Voegt men nu extra H+ ionen toe, door b.v. zwavelzuur (H2S04 2H+ SO; dan
wordt de concentratie van de H+ ionen (afhankelijk van de hoeveelheid zuur) b.v. 104.
De OH" ionen concentratie wordt nu 10 10.
Om nu het werken met de zuurgraad eenvoudiger te maken heeft men bepaald, dat de
pH de negatieve logarithme van de Hionenconcentratie zal zijn.
Bij zuiver water zal de pH 7 zijn. Uit bovenstaande afleiding zal nu duidelijk zijn
waarom bij een hoge zuurgraad de pH laag is. De combinatie hoge zuurgraad, lage pH
werkt vaak verwarrend.
Eenvoudiger is dan te werken met het onderstaande schema
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
zuur neutraal alkalisch
De pH gaat van zwak zuur (pH6) naar zeer sterk zuur (pHO) en van zwak alkalisch
(pH8) naar zeer sterk alkalisch (pH14).
Voorbeelden van zuren zijn b.v. azijnzuur (zwak zuur) zwavelzuur en zoutzuur (sterke
zuren). Natriumhydroxyde (sterk alkalisch) terwijl b.v. soda (Na2C03) alkalisch rea
geert.
Vaak reageert zuiver (sic) gedestileerd of gedemineraliseerd water zwak zuur. Na de zui
vering neemt dit water zeer snel een kleine hoeveelheid koolstofdioxyde (C02) op uit de
lucht en vormt daar koolzuur (H2C03). De pH zakt dan al snel naar 6. Deze opname
C02 is bijna niet te voorkomen en het is van belang hiermee rekening te houden bij de
meting van de pH in papier.
3. Wat is papier
Als we papier chemisch gaan bezien, is het duidelijk dat we over meer moeten spreken
dan vezelstructuur. Iedere vezel van het papier is opgebouwd uit een groot aantal
fijnstructuren, fibrillen genaamd. Deze fibrillen zijn weer opgebouwd uit een aantal
moleculen. In het algemeen kunnen moleculen gedefinieerd worden als de kleinste
deeltjes waarin een stof verdeeld kan worden zonder haar eigenschappen te verliezen.
Bij eenvoudige moleculen gaat dit wel op, maar bij vezelstructuren en de moleculen
daarin is dit veel gecompliceerder, omdat in dit geval de moleculen gezien moeten wor
den als lange kettingen, die weer opgebouwd zijn uit een groot aantal relatief eenvoudi
ge moleculen, die precies hetzelfde zijn of veel op elkaar lijken.
Het proces, waarbij twee naast elkaar liggende moleculen een verbinding gaan vormen
terwijl ze hierbij een molecuul water afsplitsen, noemt men polycondensatie. Voor
[358]
het voortzetten van de reactie, dus het vormen van een lange ketting is energie nodig
b.v. in de vorm van licht, warmte of speciale chemicaliën. Zo'n proces noemt men po-
lymeriseren. De kettingvormige moleculen noemt men vaak polymeren. Ze zijn in ver
schillende vormen de basis van veel kunststoffen.
De moleculen waaruit papiervezels zijn opgebouwd, cellulose, zijn ook zulke polyme
ren, maar ze worden in de natuur gevormd door dezelfde invloeden als hier voor ge
noemd. Deze stoffen noemt men natuurlijke polymeren.
Wat is cellulose nu eigenlijk?
Zoals gezegd is het een kettingvormig molecuul, opgebouwd uit een groot aantal gelijk
vormige kleinere moleculen, nl. glucose, een suiker.
De structuur hiervan is als volgt:
OH
HO
OCH3
H
Het eigenlijke grondmolecuul van cellulose bestaat uit twee moleculen glucose, die
door middel van een zuurstofbrug aan elkaar gekoppeld zijn.
O
OR
H.OR
OR H
RO
OR
Deze verbinding noemt men cellobiose, n het aantal moleculen cellobiose in de cellu-
loseketen en kan oplopen tot 5.000. Iedere cellobiose molecuul is met het volgende
molecuul verbonden door een zuurstofbrug.
Het getal n noemt men de polymerisatiegraad van cellulose en staat in direct verband
met de sterkte. Hoe hoger het getal, des te langer het molecuul en des te sterker de pa
piervezel.
Voor de duidelijkheid volgen een aantal voorbeelden van polymerisatiegraden:
katoencellulose
uit verse vezels na de oogst
ruwe handelskatoen
linters (afvalvezels)
gebleekte linters
houtce/lulose
gebleekte celstof
DP (polymerisatiegraad)
5.000
3.000 - 4.000
1.400
700
800 - 900
[359]
