Опубликовано: Июль 1, 2011
Состав и строение древесины Растения, покрывающие земной шар, представляют собой колоссальное, ни с чем не сравнимое производство высокомолекулярных соединений, которое осуществляется в зеленых клетках растений под воздействием солнечных лучей. Тайну этого удивительного и сложного явления, названного фотосинтезом, раскрыл великий ученый К. А. Тимирязев. Оказалось, что хлорофилл (зеленый пигмент листьев) поглощает красные, часть синих и фиолетовых лучей спектра, под воздействием которых из воды и двуокиси углерода, поглощаемой растениями, образуется крахмал.
Таким образом, растения в обмен за поглощенную углекислоту выделяют в атмосферу кислород. Тимирязев подчеркивал, что вне клеточки листа в природе не существует лаборатории, где бы выделывалось органическое вещество. Во всех других органах оно превращается, преобразуется, только здесь оно образуется вновь из неорганического вещества.
Таким образом из углерода углекислоты воздуха, кислорода и водорода воды в клеточке образуется сахар. Из этого сахара образуется крахмал и целлюлоза. Наконец, из этого же сахара и такого неорганического вещества, как аммиак, могут образоваться и самые сложные органические вещества-белки. Вот почему наш выдающийся ученый С. П. Костычев писал по этому поводу, что зеленые листья дают жизнь всему живому населению земного шара, в том числе и человечеству. И стоит зеленому листу прекратить на несколько лет свою работу, как все живое население на земле погибнет. Вместе с крахмалом в зеленых частях растений образуется и целлюлоза, составляющая основную часть стенок растительных клеток (она не входит в состав животных тканей). Изучение процессов, происходящих в растительных организмах, позволило разработать технологию химической переработки древесины. Однако промышленное воспроизводство фотосинтеза остается пока еще мечтой, которую со временем наука, конечно, осуществит. Чтобы превратить древесину в химический продукт, необходимо подвергнуть ее различным технологическим операциям, на которые большое влияние оказывают химический состав и свойства древесины. Древесина любого дерева состоит из тесно сросшихся клеток, чрезвычайно разнообразных по своей величине и форме и имеющих полость и одревесневшие оболочки. Элементарные клетки образуют древесные волокна, которые располагаются главным образом вдоль ствола. Древесина состоит из органических веществ (98,9-99,7%), большая часть которых представляет собой высокомолекулярные соединения, и небольшого количества минеральных соединений (0,3-1,1%), остающихся при сгорании в виде золы. В среднем абсолютно сухая древесина содержит 49,4-50,2% углерода, 6,1-6,9% водорода, 43,6-45,2% кислорода и обычно 0,9- 1,3% азота. Хотя химический состав древесины очень сложен, клеточные стенки, образующие древесину, состоят в основном из целлюлозы, гемицеллюлоз (пентозаны и гексозаны) и лигнина. Целлюлоза (от латинского слова cellula - клетка), иногда называемая клетчаткой, имеет волокнистое строение и представляет собой высокомолекулярное химическое соединение с большой и сложной цепной молекулой, насчитывающей тысячи звеньев. Такая молекула-гигант имеет длину до 0,005 мм. Следовательно, на отрезке длиной 1 см можно уместить примерно 2000 молекул целлюлозы, тогда как молекул воды уместилось бы на том же отрезке в двадцать тысяч раз больше, т. е. около 40 миллионов. Целлюлоза - очень стойкое химическое соединение, не растворяющееся в спирте, воде, эфире, ацетоне и других обычных растворителях. Молекулярный вес целлюлозы, выделенной из растительных материалов в очень мягких условиях, по данным некоторых авторов (Сведберг, О. П. Голова), достигает 10-20 миллионов, что соответствует степени полимеризации от 6000 до 12 000. Молекулярный вес технических образцов целлюлозы колеблется от 50 000 до 150 000 и выше (например, у хлопка, содержащего 96_98% целлюлозы). В абсолютно сухой древесине содержится 40-50% целлюлозы. Гемицеллюлозы (от греческого слова hemy - «полу») представляют собой сложную смесь полисахаридов (гексозаны. пентозаны и полиурониды). Будучи по химическому составу близкими к целлюлозе, они отличаются от нее меньшей химической стойкостью и длиной цепи, более легко гидролизуются разбавленными минеральными кислотами, переходя в раствор. Гексозаны при этом дают гексозы - сахара, способные бродить и образовывать спирт. Содержание гемицеллюлоз зависит от породы древесины: у хвойных 17-20%, у лиственных 30-35%. Лигнин (с латинского lignum - дерево) - сложная смесь органических веществ, содержащая большее количество углерода, чем целлюлоза (61-65%), и придающая стенкам клеток твердость. Лигнин легко поддается воздействию горячих щелочей, окислителей и других реагентов. Содержание лигнина в древесине колеблется от 17 до 30%. В полостях растительных клеток древесины содержатся также дубильные и красящие вещества, смолы и камеди, эфирные масла и алкалоиды. Свойства отдельных составных частей древесины используются для проведения определенных технологических операций. Так, свойство лигнина переходить при воздействии на него горячих щелочей, солей сернистой кислоты, азотной кислоты, хлора, окислителей в растворимое состояние используется для получения целлюлозы, которая при этом остается почти без изменений. На способности целлюлозы и гемицеллюлоз при действии разбавленных минеральных кислот гидролизоваться с образованием сахаров основано гидролизное производство. Свойство древесины при нагревании без доступа воздуха (сухая перегонка) разлагаться с образованием ряда органических твердых, жидких и газообразных продуктов используется для получения древесного угля, уксусной кислоты, метилового спирта и многих других химических продуктов, необходимых народному хозяйству. Целлюлоза в определенных условиях образует простые и сложные эфиры, являющиеся основой большого числа разнообразных синтетических материалов: пластмасс, искусственных волокон, пленок, лаков и пр. Каждое из вышеперечисленных и других органических соединений может служить исходным веществом для получения многих синтетических продуктов. Для этой цели химики применяют самые разнообразные методы химической переработки. В их числе, кроме упомянутых выше реакций окисления и гидролиза, отметим еще алкилирование (введение в молекулу соединения алкильной группы, например метила -СН3). хлорирование (введение в молекулу соединения хлора О), этерификацию (процесс замещения водорода в карбоксильной группе -СООН, характерной для органических кислот, каким-либо органическим радикалом), гидрирование (введение водорода), дегидрирование (отнятие водорода), гидратацию (присоединение воды). При взаимодействии кислот со спиртами образуются сложные эфиры. Реакцию образования эфиров можно понять, если формулу целлюлозы представить в виде [С6Н;02 (ОН)3]„. При замещении водорода в гидроксильной группе (-ОН) нитро-группой (-N02) получается азотнокислый эфир, а при замещении ацетильной группой (-СОСНз)-уксуснокислый эфир целлюлозы. прим. формулы могут быть искажены - см. источник источник: А. Авербух, "Что делает химия из древесины", Москва, издательство "Лесная промышленность", 1970 год
От: LidiaZaiceva,  
Скрыть комментарии (отзывы) (0)
Похожие темы:
- Квинслендский клён (Flindersia brayleyana), дерево, свойства древесины и пременение - кузовостроение, вагоны и лодки
- Некоторые данные о соединениях углерода и составе древесины
- Араукария Каннингема (Araucaria cunninghamii), дерево, свойства древесины
- Тасманский дуб (E. delegatensis, E. obliqua & E. regnans), дерево, свойства древесины
- Бекхаусия Бэнкрофта (Backhousia bancroftii), дерево, свойства древесины
« Вернуться
|