ქაღალდზე დატეული სიტყვები

„ყველგან, ყოველთვის

ლექსი იყო ქაღალდზე ძვირი,

დღეს წავხდით ისე, დაგვეტაკა ისეთი ჭირი,

დიდი ნათელის ძიებაში ისე დავღამდით,

რომ ლექსზე ძვირად იყიდება თვითონ ქაღალდი…“

ფრიდონ ხალვაში

ქაღალდი, ლექსზე არ ვიცი და  პურზე ძვირად ძველ დროში ფასობდა. ჯერ  საწერ მასალად  ქვებს, ხეების ქერქს, ფოთლებს და ცხოველების ტყავს იყენებდნენ. წარმოიდგინეთ ქვაზე დაწერილი წერილი, ან თუნდაც ქიმიის სახელმძღვანელო … რა მოუხერხებელი იქნებოდა.

შემდეგ, ჩინეთში, 105 წელს იმპერატორის კარზე მომუშავე ვინმე ცაი ლუნმა  ქაღალდი გამოიგონა. ცაი ლუნმა    ხის ქერქი, ბალახების ბოჭკო, ქსოვილის ნაჭრები და თევზსაჭერი ბადის ნაკუწები შეაგროვა. ამ ყველაფერს მისი დამხმარეები ანაკუწებდნენ, დიდი ხნით წყალში ალბობდნენ, შემდეგ ამ ნარევს აცხელებდნენ და ფირფიტაზე  თხელ ფენად უსვამდნენ . მზეზე გამოშრობის შემდეგ  ქაღალდი საწერად მზად იყო.  იმპერატორს  მიღებული ქაღალდი ძალიან მოეწონა და ბრძანება გასცა, წარმოება მთელი ჩინეთის მაშტაბით გაეშალათ.

მერვე საუკუნეში ჩინეთმა აზიის სხვა ქვეყნებში  ქაღალდის ექსპორტი დაიწყო.  თუმცა, თავად წარმოების რეცეპტს საიდუმლოდ ინახავდა. 751 წელს, არაბების მიერ ქაღალდის წარმოების მცოდნე რამდენიმე ჩინელი მუშა იყო გატაცებული და ქაღალდის წარმოება ახლა უკვე არაბეთშიც განვითარდა. მე-12-ე საუკუნემდე  სწორედ არაბებს ეკუთვნოდათ ქაღალდის წარმოებაზე მონოპოლია.

თუმცა, მეთორმეტე საუკუნიდან უკვე ესპანეთშიც გამოჩნდა ქაღალდის დასამზადებელი საამქროები.  ესპანეთს ევროპის სხვა ქვეყნებიც წამოეწივნენ.

ქაღალდის წარმოებაში დიდი გადატრიალება მოახდინა ინგლისელმა მეწარმემ ჯეიმს ვატმან უფროსმა. მე-18-ე საუკუნის 70-იან წლებში მან თეთრი ქაღალდის მიღება შეძლო.  დღესაც A1ფორმატის სქელი კონსისტენციის ქაღალდ სწორედ ვატმანს უწოდებენ.  თუმცა,  ამ ფორმატთან ვატმანს არანაირი კავშირი არ ქონდა.

ლუი ნიკოლა რობერმა პირველმა შეძლო ქაღალდის წარმოების ავტომატიზება და ეს 1799 წელს მოხდა, როდესაც ქაღალდის მწარმოებელი დანადგარი დააპატენტა.  1806 წელს ლონდონელმა გამომცემლებმა ძმებმა ჰენრი და სილი ფურდრინებმა  ასევე დააპატენტეს თავიანთი დიზაინით დამზადებული ქაღალდის მწარმოებელი მანქანა.  მოგვიანებით მსგავსი აპარატურით აღჭურვილი ქარხნები სხვადასხვა ქვეყნებშიც გაიხსნა. ქაღალდის საწარმოებლად კი უმეტესად ცელულოზის გამოყენება დაიწყეს.

ცელულოზის (უჯრედისის) მოლეკულები შედგებიან ბეტა-გლუკოზის ნაშთებისგან, რომლებიც ერთმანეთთან 1,4 გლიკოზიდური ბმებითაა დაკავშირებული. ფორმულაა (C₆H₁₀O₅)n.

ბეტა-გლუკოზის ნაშთის რიცხვი 1000-ზე მეტია. სახამებელთან შედარებით ცელულოზის მოლეკულაში n მნიშვნელობა უფრო მეტია. მისი მოლეკულური მასა რამდენიმე მილიონს აღწევს.

ცელულოზას მოლეკულას აქვს მხოლოდ ხაზობრივი აღნაგობა. სახამებლისგან განსხვავებით მას წაგრძელებული ფორმა აქვს. თითოეული ციკლის სამი ჰიდროქსილის ჯგუფი, მაკრომოლეკულებთან წყალბადური ბმების საშუალებით წარმოქმნიან კონებს, რაც ცელულოზას დიდ მექანიკურ მდგრადობას ანიჭებს. სწორედ ამ თვისების გამო მცენარის სამშენებლო მასალისთვის ბუნება ცელულოზას იყენებს.

ცელულოზა მყარი, თეთრი ფერის ბოჭკოვანი ნივთიერებაა. წყალსა და ორგანულ გამხსნელებში არ იხსნება. ცელულოზას ბოჭკო  შედგება კონებისგან, რომლებიც ძაფის მოლეკულების პარალელურადაა განლაგებული და ერთმანეთთან დაკავშირებულია წყალბადური ბმებით, რომელიც -OH ჯგუფების ურთიერთქმედებით წარმოიქმნება.  ამ კონებში გამხსნელი ვერ აღწევს და შესაბამისად ცელულოზა ვერ იხსნება.

ცელულოზის ბოჭკოს ახასიათებს მაღალი მექანიკური მდგრადობა. იგი მცენარის უჯრედის გარსის ძირითადი შემადგენელი ნივთიერებაა, ამიტომ მას უჯრედისი ეწოდება. იგი მცენარეს ელასტიურობას და სიმტკიცეს ანიჭებს.

ცელულოზა, სახამებლის მსგავსად, მჟავა არეში ჰიდროლიზის შედეგად გლუკოზას წარმოქმნის. ამიტომ, ერთი რეაქცია ჩავატაროთ და მასალად ბამბა გამოვიყენოთ.

ბამბა ჩავდოთ ფაიფურის ჯამში, დავასხათ გოგირდმჟავა და ვსრისოთ ფაფისებური მასის წარმოქმნამდე. შემდეგ დავუმატოთ წყალი, რომელიც ჰიდროლიზისთვისაა აუცილებელი. ხსნარი ჭიქაში გადმოვასხათ და გავაცხელოთ.

ცელულოზის ჰიდროლიზის საბოლოო პროდუქტი გლუკოზაა. გლუკოზამდე კი ცელობიოზა წარმოიქმნება.

ბამბის ნაცვლად იგივე ცდა მერქნის ან ხის ნაჭერზე შეიძლება ჩატარდეს. გოგირდმჟავას დამატებისას ხე დანახშირდება, თუმცა ცდის მსვლელობას ეს ხელს არ შეუშლის და საბოლოო პროდუქტად კვლავ გლუკოზას მივიღებთ.  ნამდვილად გლუკოზა წარმოიქმნება თუ არა, ამის გადამოწმებაც იოლადაა შესაძლებელი, ალდეჰიდის ჯგუფზე აღმომჩენი რეაქციის ჩატარებით.

თუ კლასში ერთი მოსწავლე მაინც არის, ვისაც ქიმია სხვებისგან გამორჩეულად უყვარს, სწორედ იმ ერთისთვის ღირს შემდეგი რეაქციის ჩატარება. თუ ასეთი მოსწავლე არ გყავთ, მით უფრო ჩასატარებელია, რომ რომელიმეში მაინც  ქიმიის მიძინებულმა სიყვარულმა სასწრაფოდ გაიღვიძოს.

მაშ ასე, აზოტმჟავას და გოგირდმჟავას ნარევში ჩავდოთ ბამბა, გავაჩეროთ 15-20 წთ. დროდადრო ვურიოთ. ამ პროცესს ცელულოზას ნიტრირება ეწოდება.  ბამბა მჟავების ნარევიდან წკირით ამოვიღოთ, გადავიტანოთ წყლიან ჭიქაში და გამდინარე წყლით გავრეცხოთ.  შემდეგ ბამბა გავშალოთ და ფილტრის ქაღალდზე კარგად გავაშროთ.

ცელულოზას ნიტრირებით მივიღეთ ნიტროცელულოზა, ანუ ცელულოზას აზოტმჟავა ეთერი. ვიზუალურად ჩვეულებრივი ბამბისგან არაფრით განსხვავდება, თუმცა წვის რეაქციით განსხვავებას იოლად შევამჩნევთ. ჩვეულებრივი ბამბა ხანგრძლივად იწვის, ნიტროცელულოზა კი მყისიერად.

ნიტროცელულოზის აღნაგობა ციკლური ფორმითაც შეიძლება გამოვსახოთ.

ნიტროცელულოზა სხვა ამბავშიცაა გარეული. ცელულოზა ხელოვნური ბოჭკოს შესაქმნელადაც  აირჩიეს. საქმე ის იყო, რომ აბრეშუმის ჭიისგან მიღებულ ძაფში აღმოჩნდა ცელულოზაში მყოფი დიდი და პატარა მოლეკულების მსგავსი მოლეკულები, მაგრამ ისინი ნახშირბადის, ჟანგბადის და წყალბადის ატომების გარდა, აზოტის ატომებსაც შეიცავენ, ცელულოზის მოლეკულებში კი აზოტის ატომები არ იმყოფება. ამიტომაც, ცელულოზის აზოტმჟავით დამუშავება და ამ გზით მასში აზოტის ატომების შეტანა გადაწყვიტეს. გარდა ამისა, ასე ცელულოზა ხსნადი გახდებოდა. აზოტმჟავით დამუშავების შემდეგ, ცელულოზა მართლაც კარგად იხსნებოდა სპირტის და ეთერის ნარევში. ცელულოზასთან აზოტმჟავას ურთიერთქმედების დროს კონდენსაციის რეაქცია მიმდინარეობს, მჟავას თითოეულ მოლეკულაზე წყლის ერთი მოლეკულა გამოიყოფა და მიიღება ნიტროცელულოზა.

თუმცა სიროფისებური მასიდან ძაფის მიღება არ ხერხდებოდა. ცელულოზის მოლეკულები უწესრიგოდ ლაგდებოდნენ. საჭირო იყო ცელულოზის ხსნარი უწვრილეს ნახვრეტებში გაეტარებინათ, ასევე აუცილებელი იყო შესაბამისი დანადგარის გამოგონებაც.  მოგვიანებით ეს განახორციელა ფრანგმა ინჟინერმა შარდანემ და მას ხელოვნური ბოჭკოს მიღების ნიტრატული წესი უწოდეს.  ბოჭკოდან დამზადებულ ქსოვილს კი ნიტრატული აბრეშუმი, რომელიც ძალზედ პოპულარული გახდა, თუმცა მალევე გამჟღავნდა მისი ნაკლი – ადვილად აალებადობა.

კიდევ ერთი მარტივი ცდა, რაც გაკვეთილის დროს შეიძლება ჩატარდეს ქაღალდის ე.წ. დახვეწაა. ანუ, შედარებით ცუდი ხარისხის ქაღალდის იმგვარად დამუშავება, რომ ის საწერადაც გამოდგეს. ავიღოთ, ჩვეულებრივი პირსახოცის ფორებიანი ქაღალდი. მანამდე მოვამზადოთ სახამებლის ე.წ. წებო. აიღეთ ერთი ჩაის კოვზი სახამებელი და შეძლებისდაგვარად გახსენით მცირე რაოდენობის წყალში. ბუნებრივია, კარგად არ გაიხსნება. მიღებული ნარევი ჩაასხით 200მლ მდუღარე წყალში და კვლავ კარგად მოურიეთ. წებო მზადაა. აიღეთ ფუნჯი და სახამებლის წებო თქვენს ქაღალდის პირსახოცზე დაატანეთ. ეცადეთ თანაბრად დაფაროთ ზედაპირი. აცადეთ გაშრობა. სახამებლის წებო ამოავსებს იმ სიცარიელეებს, რაც ცელულოზას კონებს შორის არის და შესაბამისად გაშრობის შემდეგ ქაღალდი წყალს ვეღარ შეიწოვს (არადა, ხომ გახსოვთ, ასეთი პირსახოცის ქაღალდი, სწორედ წყლის შეწოვისთვის გამოიყენება).  შემდეგ ეტაპზე ქაღალდი უნდა გავათეთროთ. მათეთრებლად იყენებ ტიტანის დიოქსიდს, ალუმინის სულფატის და კალციუმის ჰიდროქსიდის ნარევს, ან ჩვეულებრივ ცარცს, ანუ კალციუმის კარბონატი. ეს უკანასკნელი დაფხვენით და წებო წასმულ ქაღალდს საცერის მეშვეობით მოაფრქვიეთ, არ დაინანოთ, ბლომად იყოს. მერე გაშრობა აცადეთ და სახელდახელოდ შექმნილ ცარცის ქაღალდზე დაე, თითოეულმა მოსწავლემ რაიმე დაწეროს…ის სიტყვები, რასაც ქაღალდი დაიტევს.