1. Хімічний склад деревини і кори. Характеристика органічних речовин деревини
Деревина є матеріалом біологічного походження і велика частина речовини деревини складається з високомолекулярних сполук. У абсолютно сухому стані деревина на 99% складається з органічних сполук. На частку неорганічної частини деревини в середньому припадає 1%.
Елементарний хімічний склад органічної частини деревини всіх порід практично однаковий. Абсолютно суха деревина містить в середньому (49 - 50)% вуглецю, (43 - 44)% кисню, близько 6% водню і (0,1 - 0,3)% азоту.
Неорганічна частина може бути виділена у вигляді золи шляхом спалювання деревини. Кількість золи в деревині близько 0,2-1%. До складу золи входять кальцій, калій, натрій, магній, в менших кількостях фосфор, сірка та інші елементи. Вони утворюють мінеральні речовини, більша частина яких нерастворима у воді. Серед розчинних перше місце займають лужні - поташ і сода, а з нерозчинних - солі кальцію.
Хімічні елементи утворюють складні органічні сполуки: целюлозу, лігнін, геміцелюлози і екстрактивні речовини. Вміст органічних речовин в деревині залежить від породи, віку та інших факторів. У хвойних порід більше целюлози, в листяних - пентозанов. У ранній зоні річних шарів целюлози менше, ніж у пізньої. Целюлози, лігніну і екстрактивних речовин в ядрі більше, ніж у заболоні. З віком вміст екстрактивних речовин збільшується. Вихідний хімічний склад деревини представлений у Таблиці 1.
Кора по елементарному складу мало відрізняється від деревини, але в ній більше мінеральних речовин. Співвідношення між основними органічними речовинами в корі інше, ніж в деревині, тут значно менше целюлози. Крім того, у зовнішній частині кори міститься суберин, якого немає в деревині.
. Целюлоза - головна складова частина клітинних стінок. Вона забезпечує механічну міцність і еластичність тканин. Являє собою лінійний полімер, полісахарид з формулою (C6H10O5) n, де n=(6000 - 14000) - ступінь полімеризації.
Целюлоза - лінійний гомоглікан, побудований із залишків глюкози, є найпоширенішим органічною сполукою. У клітинних стінках рослин целюлоза складає (40 - 50)%, а в такому найважливішому сировину, як бавовняне волокно, - 98%. Молекули целюлози містять не менше 104 залишків глюкози [мол.масса (1 - 2) * 106 Так] і можуть досягати в довжину (6 - 8) мкм.
Природна целюлоза володіє високою механічною міцністю, стійка до хімічного і ферментативному гідролізу. Ці властивості пов'язані з конформацією молекул та особливостями надмолекулярної організації. Нерозгалужені зв'язку призводять до утворення лінійних ланцюгів, стабілізованих внутрішньо- і межцепочечних водневими містками. Вже в процесі біосинтезу асоціати з (10 - 100) молекул об'єднуються в елементарні фібрили діаметром близько 4 нм. Приблизно 20 таких елементарних фібрил формують Мікрофібрили, яку видно під електронним мікроскопом. Мікрофібрили - це стрічкоподібної освіти товщиною (5 - 10) нм, шириною (10 - 30) нм і довжиною в кілька мікрометрів, що включають в себе елементарні фібрили. Вони є структурними елементами, різне розташування яких створює шарувату будову клітинної стінки. Іноді в світловий мікроскоп видно більші структурні утворення. Це макрофібрілли або просто фібрили, поперечні розміри яких досягають 400 нм і більше. Целюлоза складається з довгих ланцюгових молекул, утворених повторюваними ланками, що складаються з двох глюкозних залишків. Кожна пара пов'язаних між собою глюкозних залишків називається целлобіози. Глюкозні залишки утворюються після виділення молекули води при з'єднанні молекул глюкози в процесі біосинтезу полісахариду целюлози. У целлобіози глюкозні залишки повернені на 180 o, перший вуглецевий атом одного з них пов'язаний з четвертим вуглецевим атомом сусіднього ланки.
Розглядаючи целюлозу на молекулярному рівні, можна сказати, що макромолекула її має вигляд витягнутої неплоскої ланцюга, утвореної різними структурами ланок. Наявність різних ланок пов'язано зі слабкими внутрішньомолекулярними зв'язками між гідроксильними групами ОН - ВІН чи між гідроксильною групою ОН і киснем О. Целюлоза на 70% володіє кристалічною структурою. У порівнянні з іншими лінійними полімерами целюлоза має особливі властивості, що пояснюється регулярністю будови ланцюга макромолекули і значними силами внутрішньо- і міжмолекулярної взаємодії.
При нагріванні до температури розкладання целюлоза зберігає властивості скловидного тіла, тобто їй притаманні переважно пружні деформації. Целюлоза - хімічно стійка речовина, вона не розчиняється у воді і більшості органічних розчинників (спирті, ацетоні та ін.). При дії лугів на целюлозу протікають одночасно фізико-хімічні процеси набухання, перегрупування і ро...
