Chemia Stosowana w Drzewnictwie III

1. Chemia Stosowana w Drzewnictwie III • Literatura • S.Prosiński 1969 Chemia Drewna PWRiL Warszawa • D.Krutul 2002 Ćwiczenia z Chemii Drewna oraz wybranych zagadnień chemii organicznej,Wydawnictwo SGGW • R.Solar2004 Chemia Dreva .Wydawnictwo Technicka Univerzita vo Zwolene • F.Kacik,R.Solar 1999 Analyticka Chemia Dreva .Wydawnictwo Technicka Univerzita vo Zwolene • D.Fengel,G.Wegener1984 Wood (Chemistry, Ultrastructure, Reactions. Walter de Gruyter, Berlin

2. Cukry (sacharydy, węglowodany) Podział cukrów 1.Monosacharydy C6H12O6(cukry proste) są to związki które w wyniku hydrolizy nie mogą utworzyć cząsteczek prostszych cukrów.Najbardziej rozpowszechnione sa monosacharydy zawierające głównie 5 lub 6 atomów węgla(pentozy, heksozy). 2.Disacharydy C12H22O11 składają się z 2 cząsteczek monosacharydów połączonychwiązaniem acetalowym (glikozydowym).Ulegają hydrolizie.. 3.Oligosacharydy składają się z wielu (od 3 do kilkunastu) cząsteczek monosacharydów połączonych wiązaniem acetalowym.Ulegają hydrolizie. 4.Polisacharydy (C6H10O5)n związki o charakterze polimerycznym składające się z dużej liczby cząsteczek monosacharydów (nawet kilka tysięcy) połączonych wiązaniem glikozydowym.Ulegają hydrolizie.

3. Monosacharydy W zależności od liczby atomów węgla w cząsteczce monosacharydy dzielą się na triozy (3 węgle), tetrozy (4), pentozy (5), heksozy(6). Nazwę poprzedza przedrostek aldo- gdy w czasteczce znajduje się grupa aldehydowa lub keto- gdy ketonowa. Najbardziej rozpowszechniona jest D(+)glukoza. D(+) glukoza jest monosacharydem o worze sumarycznym C6H12O6 . Ma 4 węgle asymetryczne (*). Liczba izomerów wynosi 2n ( n - liczba węgli asymetrycznych ) czyli w tym przypadku jest równa 16. Litera Dodnosi się do konfiguracji na ostatnim asymetrycznym atomie węgla, tj. 5-tym. (+) oznacza,że związek jest prawoskrętny

4. a-D-glukopiranoza b-D-glukopiranoza Struktura pierścieniowa węglowodanów Wzory Fischera,którymi posługiwaliśmy się dotychczas nie oddaja prawdziwej budowy cukrów , które jako hydroksyaldehydy lub hydroksy kwasy mogą tworzyć hemiacetale lub ketale w rezultacie reakcji wewnątrzcząsteczkowej.W wyniku tego powstaja heterocykliczne układy o 5- lub 6- członowym pierścieniem będące pochodnymi furanu lub piranu. W wyniku zamknięcia pierścienia węgiel C(1) staje się węglem asymetrycznym, w związku z czym powstaja 2 izomery D-glukozy tj. -D-glukoza i -D- glukoza.

5. a-D-glukopiranoza D-glukoza b-D-glukopiranoza Forma łańcuchowa i pierścieniowa

6. Polisacharydy Polisacharydy sa to wielocukry zbudowane z dużej liczby (od kilkuset do kilku tysięcy) skondensowanych cząsteczek cukrów prostych. Ogólny wzór najważniejszych polisacharydów – skrobi oraz celulozy to (C6H10O5)n. Polisacharydy dzielimy na 2 grupy: -homopolisacharydy zbudowane z tych samych cząsteczek monosacharydów. -heteropolisacharydy zbudowane z różnych cząsteczek monosacharydów. Celuloza-polisacharyd o charakterze budulcowym. Występuje w bawełnie (90-92%), drewnie (do 50%), słomie (do35%). Ulega stopniowej hydrolizie w środowisku kwaśnym. (C6H10O5)n. m (C12H22O11)2m (C6H12O6) celebioza -D-glukoza Celuloza w jednostce elementarnej zawiera 3 grupy hydroksylowe (jedna pierwszorzędowa, dwie drugorzędowe

7. Budowa włókien drzewnych L– Lumen S1, S2, S3– warstwy ścianki wtórnej włókna P– ścianka pierwotna M– blaszka środkowa

8. Budowa ścianki wtórnej włókna celulozy

9. Budowa mikrowłókna celulozowego

10. Sumaryczny skład włókien drzewnych

11. Skład elementarny drewna Drewno pozbawione wody (105°C)ma prawie identyczny skład zawiera : 49.5%C, 6,3%H, 44,2%O azot ok. 0,09 do 0,2% Ilość soli mineralnych (popiół)–określa się jako ilość popiołu uzyskanego po spaleniu i wyprażeniu próbki drewna.Zawiera się w granicach 0.3 do1%. Zawartość procentowa popiołu w częściach drzewa

12. Skład popiołu w drewnie Składniki rozpuszczalne w wodzie-15-25% głównie K2CO3, Na2CO3 Składniki nierozpuszczalne w wodzie-75-90% głównie CaCO3 oraz węglany , krzemiany, fosforany magnezu i żelaza

13. Skład chemiczny drewna • Podział ze względu na składniki : • które są strukturalnie związane z drewnem- celuloza ,hemicelulozy ,lignina • które są niestrukturalnie związane z drewnem-tzw.składniki ubocznie związane z drewnem

14. Wpływ czynników chemicznych na drewno Woda W temperaturze pokojowej-minimalne działanie.Usuwane są częściowo składniki uboczne(garbniki),częściowo hemicelulozy. Wzrost temperatury-zwiększa się ługowanie substancji do 15%.Obserwuje się katalityczne działanie kwasów zawartych w drewnie(octowy, mrówkowy)powodujących hydrolizę hemiceluloz. Gazy Gatunki bogate w żywice –są odporne na działanie substancji kwaśnych i zasadowych (w normalnej temperaturze). W wyższych temperaturach gazy uszkadzają drewno-celulozę, poliozy,niektóre substancje uboczne. Gazy niepolarne(wodór,tlen,azot,powietrze)-działanie nieznaczne Gazy polarne (SO2,SO3,NOx,NH3 HCl)-powodują pęcznienie drewna-są silniej adsorbowane

15. Wpływ czynników chemicznych na drewno-2 Kwasy-rozcieńczone kwasy pH 2-6 w normalnej temperaturze powodują minimalne oddziaływanie oddziaływanie na drewno. Przy pH poniżej 2 następuje rozkład drewna.Na początku następuje pęcznienie , potem hydroliza hemiceluloz.W miarę wzrostu stężenia kwasów następuje przemiana celulozy w hydrocelulozę a następnie jej hydroliza . Wzrost temperatury przyspiesza destrukcje drewna. Lignina jest odporna na działanie na kwasów. Zasady-alkalia nawet słabe pH 8-10 już w normalnej temperaturze powodują pęcznienie drewna .Powodują rozpuszczenie hemiceluloz oraz zdegradowanej celulozy. Zmydlają zawarte w składnikach ubocznych drewna kwasy tłuszczowe. Wyższa temperatura i stężenia powodują rozpuszczenie ligniny. Sole –w zależności od składu chemicznego,mogą ulegać hydrolizie własnej. W wyniku tworzą się kwasy i zasady które odpowiednio oddziaływają na drewno.