Chemické složení dřeva

2. Chemické složení dřeva Dřevo se skládá prakticky z většiny známých chemických prvků. Tyto prvky jsou ve dřevě obsaženy v různém množství ve formě složitých makromolekulárních látek. Dřevo je složeno hlavně z těchto chemických prvků: Uhlík (C), vodík (H), kyslík (O), dusík (N) … Z těchto prvků jsou složeny složité organické látky: Celulóza, lignin, hemicelulózy, pektiny, pryskyřice, třísloviny, barviva …. A látky anorganické – ve formě vodných roztoků: Vápenité, draselné, hořečnaté, sodné… (při spálení dřeva zůstávají v popelu - cca 0,5%)

3. Buňky-rostlinné Buněčná stěna se ztenčeninami Obr.1

4. Buňky-rostlinné-pletiva Obr.2

5. Chemické složení dřeva-buněčné stěny Jehličnaté a listnaté dřeviny mají nejen rozdílnou stavbu, ale i rozdílné chemické složení. Největší rozdíl je v látkách obsažených v buněčných dutinách. Celulóza - cca 46-56%. Jedná se o polysacharid (C6H10O5 ) n ve formě vaničkové nebo židličkové (n je 1000 a více). Makromolekuly celulózy (micely) se spojují a tvoří fibrily. Tyto tvoří pružnou kostru dřeva. Výplň kostry tvoří lignin. Ze dřeva získaná celulóza obsahuje příměsi a nazývá se buničina. Působením chemikálií sevznikají deriváty celulózy (nitráty, acetáty…).

6. Chemické složení dřeva - buněčné stěny - celulóza Obr.3 Židličková forma celulózy Vaničková forma celulózy Obr.4

7. Buňky - rostlinné - pletiva Obr.5

8. Chemické složení dřeva - buněčné stěny II Lignin - cca 20-30%. Jedná se o aromatický podíl dřeva. Chemické složení se mění podle metody jeho výroby. Lignin vyvolává zdřevnatění - mechanicky zpevňuje buněčnou stěnu. Sušený lignin slouží jako plnivo, pojivo a práškové palivo. C9H10O2, C10H12O3, C11H14O4

9. Chemické složení dřeva - buněčné stěny II - Lignin Obr.6

10. Chemické složení dřeva-buněčné stěny III Hemicelulózy - cca 23-35%. Jedná se o polysacharid s polymeračním stupněm 150-250 jednotek. Jsou méně stálé než celulóza při výrobě ligninu se většinou rozkládají na jednoduché cukry. Hemicelulóza Hemicelulóza (xylanaza) Obr.7

11. Chemické složení dřeva-buněčné stěny IV Pektiny- vyskytují se hlavně v mladých stromech. Ve vzrostlých stromech je jejich obsah do 1%. Používají se k výrobě přísad do potravin a lepidel. Obr.8

12. Chemické složení dřeva-buněčné dutiny Jsou v dutinách – vakuolách ve formě roztoků. Dají sedále rozpouštět a vyluhovat. Vzhledově a mechanicky se dřevo skoro nemění. Podíl těchto látek je obvykle do 15% (na hmotnost dřeva při w=0%). Tyto látky slouží jako látky zásobní, ochranné, barviva … Prchavé látky – silice, éterické oleje … Jedná se o látky, které jsme schopni ze dřeva získávat. Pryskyřičné látky- jsou to směsi různých látek v roztoku. Pryskyřice s velkým obsahem silic se nazývají balzámy. Terpentýn- je to přírodní rozpouštědlovyužívá se k výrobě nátěrových hmot. Kalafuna- využívá se při výrobě mýdla, papíru, do laků, izolačních materiálů …

13. Chemické složení dřeva-buněčné dutiny II Třísloviny - látky rozpustné ve vodě nebo alkoholu. Jsou ve všech dřevinách v různém množství. Zvyšují trvanlivost dřeva. Snadno se okysličují - dřevo mění barvu. Při moření reagují se solemi kovů . Při styku se železem černají - způsobují výskyt skvrn na řezivu (DB, SM). Barviva - jsou to směsi různých látek. Jsou rozpustné ve vodě nebo alkoholu. Ve dřevě jsou barviva žlutá, modrá, hnědá a zelená. Dávají dřevu různé zabarvení jejich optickým smíšením.

14. Chemické složení dřeva-barviva Obr.12 Obr.11 Obr.10 Obr.9 Obr.17 Obr.13 Obr.14 Obr.15 Obr.16 Obr.18 Obr.19 Obr.21 Obr.20

15. Chemické složení dřeva - buněčné dutiny III Minerální látky - látky rozpustné ve vodě. Při spálení zůstávají v popelu. Kovy - vyskytují se skoro všechny kovy v nepatrném množství. Zvyšují odolnost proti škůdcům. Volné cukry, škroby, tuky - tvoří zásobní látky dřeva. Saponiny, alkaloidy - u některých pracovníků způsobují ekzémy a alergie. (Hlavně v brusném prachu u mahagonu, tisu ...) Proteiny (bílkoviny) - umožňují růst. Snadno se rozkládají a hnijí.

16. Způsoby výroby buničiny 1) Kyselý (sulfitový) způsob - proces probíhá při pH 1-2 a až za teploty 140 °C Při procesu dochází ke kyselé hydrolýze celulózy i hemicelulóz, čímž vznikne množství jednoduchých cukrů Vyrobená buničina má poměrně vysokou bělost, ale o něco nižší pevnost V ČR se sulfitová buničina v současnosti vyrábí jen vPaskově

17. Výroba buničiny-Paskov Obr.22

18. 2) Zásaditý (sulfátový) způsob - varné pH se může blížit až hodnotě 13 a dosahuje se teplot až ke 170 °C vzniklá buničina vyniká výbornými pevnostními vlastnostmi jako vedlejší produkt vzniká při tomto procesu při čištění odpadního louhutálové mýdlo nepotřebuje dokonalé odkornění vstupního materiálu v ČR se sulfátová buničina v současnosti vyrábí jen ve Štětí

19. Chemická stavba - kontrolní test • Které jsou základní prvky tvořící dřevo? • Co je to celulóza? • Která sloučenina poskytuje dřevu pevnost - tuhost? • Které látky zůstávají v popelu po spálení dřeva? • K čemu nám pomáhají třísloviny ve dřevě? • Co ovlivňují barviva ve dřevě?

20. Chemická stavba - kontrolní test - výsledky • Které jsou základní prvky tvořící dřevo? • Uhlík, kyslík, vodík, dusík, fosfor …. • Co je to celulóza? • Základní stavební sloučenina dřeva. • Která sloučenina poskytuje dřevu pevnost - tuhost? • Lignin. • Které látky zůstávají v popelu po spálení dřeva? • Minerální látky. • K čemu nám pomáhají třísloviny ve dřevě? • Umožňují chemické moření jednosložkovými mořidly. • Co ovlivňují barviva ve dřevě? • Optický vzhled dřeviny, texturu.

21. DĚKUJI ZA POZORNOST Použité zdroje: KŘUPALOVÁ, Zdeňka. Nauka o materiálech: pro 1. a 2. ročník SOU učebního oboru truhlář. Vyd. 1. Praha: Sobotáles, 1999, 235 s. ISBN 80-859-2057-3. JELÍNEK, Jan a Vladimír ZICHÁČEK. Biologie pro gymnázia: (teoretická a praktická část). 8., rozš. vyd. Olomouc: Nakladatelství Olomouc, 2006, 575 s. ISBN 80-718-2217-5. Obrázky: 1,2 Dřevo od A do Z. 1. vyd. Čestlice: Rebo, 2006, 427 s. ISBN 978-80-7234-531-12007. Obrázky: 5 HADÁMEK, Luděk. Obrázky: 3,4,6-22