2) Маючи однаковий хімічний склад, елементарні ланки ланцюга відрізняються за своїм розташуванням у просторі: вони повернуті відносно одна одної на 180°.
Тому структурною одиницею макромолекули целюлози слід вважати дві елементарні ланки:
Кожна елементарна ланка целюлози (С6Н10О5) містить три гідроксильних групи: одну первинну (біля шостого вуглецевого атома) і дві вторинні (біля другого і третього атома вуглецю). Елементарна ланка целюлози може бути представлена таким чином:
Хімічні властивості целюлози передусім обумовлені наявністю гідроксильних груп. Реакційна здатність гідроксильних груп неоднакова. В реакціях взаємодії з барвниками найбільш активні первинні гідроксильні групи.
Кінцеві ланки ланцюга макромолекули целюлози трохи відрізняються за будовою від її внутрішніх ланок: одна з них має альдегідну групу, друга містить чотири гідроксильних групи, а не три, як всі внутрішні ланки. Емпіричну формулу целюлози можна показати таким чином:
C6H11O6 – (C6H10O5)n - C6H10O5
Але частіше користуються формулою (С6Н10О5)n; так як макромолекула целюлози має велику довжину і утримує 30000 - 45000 функціональних груп, то наявність двох нових груп суттєво не впливає на властивості целюлози, які в основному визначаються функціональними гідроксильними групами середньої частини макромолекули.
Макромолекули целюлози зв'язані між собою різними видами зв'язків: водневими, силами Ван-дер-Ваальса. Тому целюлоза має високо орієнтовану структуру. Згідно з даними рентгеноструктурного аналізу, ступінь кристалічності целюлози бавовнику — 70 % . В елементарних волокнах льону кристалічність целюлози ще вища і складає 80 - 85 % .
У поняття "кристалічний" або "аморфний" вкладається кількісна перевага кристалічних або аморфних ділянок.
Для целюлози, як і для інших полімерів, характерний взаємозв'язок аморфних і кристалічних ділянок, обумовлений належністю однієї і тієї самої макромолекули (мікро фібрили) одночасно до обох мікро ділянок структури.
Надмолекулярні елементи не утворюють у волокні щільні утворення, не заповнюють весь об'єм полімеру. Волокна мають велику кількість пустот, пор, тріщин. Загальний об'єм пустот у сухому волокні складає 31 - 41 %. Діаметр пор у сухому бавовняному волокні -0,25-0,5нм, при набряканні він збільшується до 2 - 4 нм, зустрічаються пустоти 10 нм і більше.
Структурна особливість волокон — наявність пор, пустот є досить цікавою з точки зору процесів опорядження текстильних матеріалів (фарбування, друкування), що обумовлює:
1) проникнення барвника всередину волокна;
2) протікання процесів сорбції барвника на поверхні волокна;
3) накопичення барвника в резервуарі, утвореному порами і пустотами.
З іншого боку повітря, яке знаходиться в системі пор, перешкоджає протіканню дифузійних процесів. Це викликає необхідність використання спеціальних методів активізації дифузії (методи інтенсифікації): 1) підвищення температури обробки; 2) використання поверхнево-активних речовин, інтенсифікаторів.
Целюлоза — досить реакційно здатна сполука. Це пов'язано з особливостями її хімічної будови:
1) наявність гідроксильних груп (первинних і вторинних) обумовлює можливість перетворень, характерних для багатоатомних спиртів. Як звичайні спирти целюлоза може утворювати алкоголяти.
Різноманітність хімічних перетворень целюлози пов'язана з фізичною неоднорідністю структури і різною доступністю її для дифузії низькомолекулярних реагентів;
2) наявність в основному ланцюгу макромолекули целюлози глюкозидних зв'язків між елементарними ланками і зв'язку С1-О-С5 всередині елементарної ланки обумовлює можливість перетворень, пов'язаних із скороченням ланцюга (деструкцією) макромолекули.