Obraz7 (92)

Rya. 9. Krystalit z frędzlami (a), układ włókien w celulozie fb)

2.i.3.1. Skład chemiczny drewna

Skład chemiczny dcawna zalały od jago pochodzenia i gatunku. Hysu-azono na powietrzu drewno zawiera zwykle 5-15% wody. Przybliżony aklad elementarny powietrzno-auchego drewna jeat następujący: węgiel 50%, tlen 43%, wodor 6%, azot 0,1%, akladniki mineralne 0,1-1,2%.

GlOwnę maaę drewna tworzę aubetancje organiczne, wśród których przewalają*

-    celuloza 50-60%,

-    heuicelulozy 13-21%,

-    lignina 22-30%.

Drewno zawiera ponadto eubatancje Żywiczne, olejki eteryczne, woaki, tłuszcze, barwniki, garbniki, alkaloidy oraz aubetancje białkowe.

Subatancjami szkieletowymi, nadającymi komórkom drewna wytrzymałość mechaniczną, jeat celuloza oraz Zbliżone do niej hemicelulozy. Celulozę i hemicelulozy nazywa alę wspólnie holocalulozą. Subatancją inkruatującą, czyli lepiazczem, jeat lignina, której obecnośC w szkiele-cie celulozowym powoduje zdrewnienie tkanki drzewnej.

Celuloza (błonnik) jeat najwatnlejazym akladnikiam tkanki roślinnej. Jeat naturalnym poliaacharydem (wielocukrem) zbudowanym z połączonych 0-glukozydowo n reazt D-glukozy o wzorze numerycznym (c_gH_łO0,)_n-Cząateczki celulozy mają kaztalt długich nitek. Włókna te aą proete, gdy cząsteczka zawiera małą ilość reazt glukozowych. Wraz ze wzroetem ilości tych ogniw włókna stają się coraz bardziej akłębiono. Ilość reazt glukozowych w poszczególnych łańcuchach nie jeat wielkością stałą. Celuloza zawiera makrocząateczki o różnym atopniu polimeryzacji, a więc o rożnej długości łańcucha. Budowa chemiczna celulozy określana .jeat przez tzw. średni stopień polimeryzacji] gdy jeat on mniejazy od 500, to celuloza traci właściwości włókniste i staje się nieprzydatna do dalszej przeróbki; Średni stopień polimeryzacji celulozy zawartej w drewnie wynosi 1000-6000.

Celuloza ma w dużym stopniu budowę krystaliczną. Wydłużone cząsteczki częściowo układają się równolegle tworząc obszary uporządkowana zwane krystalitem i; wskutek niejednakowej długości poszczególnych łaóouchów ich końce wystają poza fragmenty uporządkowane tworząc tzw, frędzle (rys. 9).    • •'

Zakończenia krystalitów przenikają i przeplatają się wzajemnie, co nadaje polimerowi strukturę włóknistą. Krystality zawierają zwykle kilkanaście lub kilkadziesiąt nitek celulozowych. Poszczególne łańcuchy tworzące kry-

atality nie stykają się z sobą, lecz oddziałują na niebie wiązaniami wo-¹ dorowyml. Charakterystyczne dla celulozy jest występowaąie dutej liczby i wewnątrzoząsteczkowych i międzycząsteczkowych wiązań wodorowych, co z— j pewnia jej dużą wytrzymałość mechaniczną. Wskutek niejednakowej długości | i grubości krystalitów struktura celulozy nie jest zwarta. Obok kryata-I litów występują obszary mniej uporządkowane (bezpostaciował oraz prze-| skrzenia wypełnione powietrzem; odgrywają one dużą rolę podczas ! spęczniania oraz chemicznego przetwarzania celulozy.

Celuloza nie rozpuszcza się w wodzie, roztworach alkaliów ani roz-I oiehczonych kwasach 1 rozpuszczalnikach organicznych. W wyniku działania czynników chemicznych (ługi warzelne, kwasy mineralne, tlen z powie I trze), fizycznych (podwyższona temperatura) oraz mechanicznych (miele-i nie. rozdrabnianie) celuloza ulega częściowej depolimeryzacji wskutek i rozerwania wiązać glukozydowych. Powstające produkty rozkładu mają więc ! mniejszy stopieó polimeryzacji niż celuloza wyjściowa.

Hemicelulozy (poiłozy) są to występujące w roślinach (obok celulozy; j niższe wieloeukry, o stopniu polimeryzacji wynoszącym naksym«loie 200.

I Składają się głównie•ż pentozanów, heksozanów, pentoheksozanów oraz ich I pochodnych - polluroniów (pektyn). W przeciwieństwie do celulozy nie na-i ją budowy krystalicznej, są bezpostaciowe i hydrofiłowe. W analizie te-! chnioznej nazwa hemicelulozy obejmuje wszystkie składniki drewna rozpuszczalne w 17,5-procentowym roztocza NoOH (celuloza w takim roztworze I nie rozpuszcza się). Hydroliza hemiceluloz prowadzi głownie e. otrzyma-j nia mieszaniny cukrów prostych;

Lignina (drzewnlk) jest substancją wielkocząsteczkową o oi•regularnej budowie i licznych rozgałęzieniach*. W porównaniu z celulozą ma sto-| sunkowo małą masę cząsteczkową; ma charakter aromatyczno-aijIstyczny,

; składa się z pierścieni benzenowych związanych poprzez ugrupowania zawierające trzy atomy węgla; zawiera różnorodne grupy funkcyjne, wśród | których charakterystyczne są grupy metoksylowe -OCH,. hydroksylowe -OH, I karbonylowe cc<0 i eterowe R-O-R-

Lignlna jest ciałem bezpostaclo-I wym, izotropcym. Powyżej temp. j 130°C staje .ę plastyczna, a po I ochłodzeniu twardnieje. Łatwo ulega j wielu reakcjom chemicznym, m.in. i utlenianiu, sulfonowaniu, nitrowaniu, chlorowaniu, acetylowaniu i al-I kilowaniu, w wyniku czego nożna I uzyskać z niej wiele ważnych produk-I tów chemicznych, np. wanilinę, piro-I katechinę oraz kwas galusowy*

I