Chemické složení dřeva a kůry

Podobné dokumenty
Stavba dřeva. Chemické složení dřeva. Ústav nauky o dřevě

Chemické složení dřeva

OBSAH 1 ÚVOD Výrobek a materiál Přehled a klasifikace materiálů pro výrobu ZDROJE DŘEVA... 13

Zvyšování kvality výuky technických oborů

Celulosa. Polysacharid, jehož řetězec je tvořen z molekul β glukosy (β D- glukopyranosa) spojených 1,4 glykosidickou vazbou.

Stavba dřeva. Reakční dřevo. přednáška

13. Celulóza a papír. 2. Chemickomechanické rozvláknění. Základní procesy zpracování dřeva. A. Chemické zpracování dřeva. 1. Mechanické rozvláknění

Polymery lze rozdělit podle několika kritérií. Podle původu rozlišujeme polymery přírodní a syntetické. Přírodní polymery jsou:

Tepelné vlastnosti dfieva

Integrovaná střední škola, Slaný

Přehled fyzikálních vlastností dřeva

DUM č. 7 v sadě. 22. Ch-1 Biochemie

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Úvod do biochemie. Vypracoval: RNDr. Milan Zimpl, Ph.D.

SACHARIDY FOTOSYNTÉZA: SAHARIDY JSOU ORGANICKÉ SLOUČENINY SLOŽENÉ Z VÁZANÝCH ATOMŮ UHLÍKU, VODÍKU A KYSLÍKU.

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Buňka cytologie. Buňka. Autor: Katka Téma: buňka stavba Ročník: 1.

Název školy: Střední odborná škola stavební Karlovy Vary Sabinovo náměstí 16, Karlovy Vary Autor: Hana Turoňová Název materiálu:

25. SACHARIDY. 1. Základní sacharidy. 2. Porovnání mezi achirální a chirální sloučeninou. Methan (vlevo) a kyselina mléčná.

Obchodní akademie a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Písek

Sekunda (2 hodiny týdně) Chemické látky a jejich vlastnosti Směsi a jejich dělení Voda, vzduch

Vypracoval Mgr. David Mikoláš, DŘEVO

1) Napište názvy anorganických sloučenin: á 1 BOD OsO4

Polysacharidy příručka pro učitele. Obecné informace:

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

H 2 O, H + H 2 O, H + oligosacharidy. Příklad: hydrolýza škrobu (polysacharid) přes maltosu (disacharid) na glukosu (monosacharid).

OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCE Část: Dřevěné konstrukce

Makroskopická stavba dřeva

TEST + ŘEŠENÍ. PÍSEMNÁ ČÁST PŘIJÍMACÍ ZKOUŠKY Z CHEMIE bakalářský studijní obor Bioorganická chemie 2010

glykany rostlin, živočichů glykany řas, hub, mikrobů, modifikované glykany rostlin

disacharidy trisacharidy atd. (do deseti jednotek)

Ústřední komise Chemické olympiády. 53. ročník 2016/2017. TEORETICKÁ ČÁST OKRESNÍHO KOLA kategorie D. ZADÁNÍ: 70 BODŮ časová náročnost: 90 minut

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

8. Polysacharidy, glykoproteiny a proteoglykany

Sacharidy: Přírodní organické látky v rostlinách i živočiších Ve struktuře: C, H, O (N, F, S)

PŘÍPRAVKY NA BÁZI LIGNOSULFONÁTŮ

Určování dřev podle makroskopických znaků

Výukový materiál zpracován v rámci projektu EU peníze školám Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/

Sešit pro laboratorní práci z chemie

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

Prvek Značka Z - protonové číslo Elektronegativita Dusík N 7 3,0 Fosfor P 15 2,2 Arsen As 33 2,1 Antimon Sb 51 2,0 Bismut Bi 83 2,0

Dřevo a vlhkost, vlastnosti

Škola: Střední škola obchodní, České Budějovice, Husova 9

Plasty. Základy materiálového inženýrství. Katedra materiálu Strojní fakulty Technická univerzita v Liberci Doc. Ing. Karel Daďourek, 2010

Struktura polymerů. Příprava (výroba).struktura vlastnosti. Materiálové inženýrství (Nauka o materiálu) Základní představy: přírodní vs.

2. POLYSACHARIDY ITELNÉ POLYSACHARIDY ŠKROBY. zní roztok) mazovatí DŮKAZ. mikroskopické vyšetření - identifikace druhu škrobu

FAST VŠB - TECHNICKÁ UNIVERZITA OSTRAVA. Fakulta stavební. Stavební hmoty II. Filip Khestl, Pavel Mec

Vysoká škola technická a ekonomická v Českých Budějovicích. Institute of Technology And Business In České Budějovice

Přírodní nekovové materiály

SACHARIDY. Vznik sacharidů v přírodě v buňkách autotrofů asimilací CO 2 v přítomnosti H 2 O FOTOSYNTÉZA

Stanovení kvality humusu spektrofotometricky

Makromolekulární látky

V organismu se bílkoviny nedají nahradit žádnými jinými sloučeninami, jen jako zdroj energie je mohou nahradit sacharidy a lipidy.

Mikroskopická stavba dřeva jehličnatých dřevin cvičení

MIKROSKOPICKÁ STAVBA DŘEVA

Oligobiogenní prvky bývají běžnou součástí organismů, ale v těle jich již podstatně méně (do 1%) než prvků makrobiogenních.

Vymezení biochemie moderní vědní obor, který chemickými metodami zkoumá biologické děje (bios = řecky život) spojuje chemii s biologií poznatky velmi

Netkané textilie. Materiály 2

Sacharidy. Sacharidy. z jednoduchých monosacharidů kondenzací vznikají polysacharidy

Pevné lékové formy. Vlastnosti pevných látek. Charakterizace pevných látek ke zlepšení vlastností je vhodné využít materiálové inženýrství

Zvyšování kvality výuky technických oborů

ZÁKLADY ARBORISTIKY. Barbora Vojáčková, a kol. Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta. Skriptum 2013

Podstata plastů [1] Polymery

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA

Výroba cukrů ve 21. století cukerné sirupy vs. cukr. Marcela Sluková

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Pokuste se vlastními slovy o definici pojmu Sacharidy: ? Které sacharidy označujeme jako cukry?

þÿ V l h k o s t n í c h o v á n í s t a r é h o j e d l o

Sacharidy - polyhydroxyaldehydy nebo polyhydroxyketony (synonymen názvu je termín glycidy)

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Název školy: Střední odborná škola stavební Karlovy Vary Sabinovo náměstí 16, , Karlovy Vary Autor: BOHUSLAV VINTER Název materiálu:

H H C C C C C C H CH 3 H C C H H H H H H

Sacharidy. Učební text

Poloprovoz. Hydrolýza a frakcionace lignocelulosových materiálů

MECHANIKA HORNIN A ZEMIN

Biologické základy péče o stromy II.

Mendelova univerzita v Brně. Analýza vybraných mechanických vlastností konstrukčních materiálů pro dřevostavby

Technologie čokolády a cukrovinek

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

TEST (Aminokyseliny) 9. Kolik je esenciálních aminokyselin a kdo je neumí syntetizovat?

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

BUŇKA ZÁKLADNÍ JEDNOTKA ORGANISMŮ

!STUDENTI DONESOU! PET

Úvod Kartografický papír Závěr Literatura Konec Kartografický papír

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

1) Pokud dlouhé svisle zavěšené těleso (např. lano) neunese svou vlastní tíhu, jakým opatřením nedosáhneme zlepšení?

Biocel Paskov a.s. Studijní materiál k předmětu Chemická exkurze C6950 Brno 2011

Cukry (Sacharidy) Sacharidy a jejich metabolismus. Co to je?

SACHARIDY. Vznik sacharidů v přírodě v buňkách autotrofů asimilací CO 2 v přítomnosti H 2 O

Vyšší odborná škola, Obchodní akademie a Střední odborná škola EKONOM, o. p. s. Litoměřice, Palackého 730/1

1. ročník Počet hodin

Nauka o materiálu. Přednáška č.12 Keramické materiály a anorganická nekovová skla

sladká symfonie cukrů

ANORGANICKÁ ORGANICKÁ

Vzdělávací materiál. vytvořený v projektu OP VK. Anotace. Název školy: Gymnázium, Zábřeh, náměstí Osvobození 20. Číslo projektu:

Přírodní gumy PŘÍRODNÍ POLYMERY. RNDr. Ladislav Pospíšil, CSc. UČO:

CHIRALITA William Thomson ( ) (Lord Kelvin, 1892)

14. Biotechnologie Výroba kvasné kyseliny octové Výroba kyseliny citronové Výroba kvasného etanolu Výroba sladu a piva

CHEMIE - Úvod do organické chemie

Transkript:

Lesnická xylologie Chemické složení dřeva a kůry přednáška

strana 2 Lesnická xylologie 2 Dřevo Znalost chemického složení je nezbytná pro: pochopení submikroskopické stavby dřeva pochopení činnosti biotických činitelů rozkládajících dřevo pochopení chemického zpracování dřeva pochopení energetických vlastností dřeva

strana 3 Lesnická xylologie 3 Chemické složení dřeva Dřevo složitý komplex chemických látek, především biopolymerů (90 97 %) polysacharidická složka celulóza (35 55 %) hemicelulózy (20 35 %) fenolická složka lignin (15 36 %) Doprovodné složky dřeva (3 10 %) anorganické organické

strana 4 Lesnická xylologie 4 Elementární složení dřeva Zastoupení chemických prvků ve dřevě C 49,5 % H 6,3 % O 44,2 % (průměrné hodnoty) Elementární složení dřeva kmene vybraných dřevin (Bučko, 1995)

strana 5 Lesnická xylologie 5 Variabilita chemického složení Zastoupení hlavních složek dřeva jehličnanů a listnáčů (Požgaj et al. 1993)

strana 6 Lesnická xylologie 6 Variabilita chemického složení zastoupení [%] 50 45 40 35 30 25 20 15 10 5 0 celulóza hemicelulózy lignin SM BO BK Zastoupení hlavních složek dřeva u různých druhů dřev (Blažej 1975)

strana 7 Lesnická xylologie 7 Variabilita chemického složení 45 40 35 30 25 Normální dřevo (%) Tlakové dřevo (%) 20 15 10 5 0 Lignin Celulosa (1 3)-β- D-Glucan (Laricinan ) Galaktogl ukomana ny Galaktany Xylany Pektiny ost. polysacha ridy Srovnání chemického složení normálního a tlakového dřeva smrku

strana 8 Lesnická xylologie 8 Celulóza nejrozšířenější organická látka na zemi tvoří kostru buněčných stěn rostlinných organismů zastoupení: jehličnany 46 55 %, listnáče 41 48 % základní jednotka: celobióza (složena ze dvou β-d-glukopyranosových jednotek) polymerační stupeň: 5 14 tisíc (izolovaná celulosa 500 1500)

strana 9 Lesnická xylologie 9 Celulóza

strana 10 Lesnická xylologie 10 Celulóza Model prostorového uspořádání molekul celulózy

strana 11 Lesnická xylologie 11 Celulóza a) krystalická forma b) amorfní forma Schéma nadmolekulárni struktury celulózy tvořící krystalickou mřížku (Požgaj et al. 1993)

strana 12 Lesnická xylologie 12 Celulóza Vyšší podíl krystalické části má za následek: vyšší hustotu dřeva vyšší Youngův modul pružnosti vyšší pevnost v tahu vyšší rozměrovou stabilitu

strana 13 Lesnická xylologie 13 Celulóza bobtnání sesýchání Vazba molekul vody pomocí vodíkové vazby na řetězce celulózy. Během vysychání dřeva dochází k sesýchání. Obrázek zcela vpravo představuje celulózu v absolutně suchém stavu

strana 14 Lesnická xylologie 14 Celulóza Chemické vlastnosti ve vodě a běžných rozpouštědlech nerozpustná lze ji hydrolyzovat silnými anorganickými a organickými kyselinami rozpustná ve Schweizerově činidle (amoniakální roztok Cu(OH) 2 ) Využití celulosy výroba buničiny papír, kartony, lepenky, deriváty celulosy hydrolýzou celulosy glukosa zkvašování etanol hydrogenací vitamín C

strana 15 Lesnická xylologie 15 Hemicelulózy směs dalších polysacharidů ve dřevě polymerizační stupeň: 100 200 jsou to heteropolysacharidy, tj. obsahují další hexosy a pentosy (Dglukosa, D-galaktosa, D-xylosa, L-arabinosa, uronové kyseliny a další) nízký podíl krystalické části tvoří tmelicí složku mezi vláknitými strukturami celulosy a ligninem

strana 16 Lesnická xylologie 16 Hemicelulózy a) xylany listnáče (až 35 %) řetězce z β-d-xylopyranosových jednotek (pentózy) polymerizační stupeň: 100 200 jehličnany (10 15 %) polymerizační stupeň: 70 130

strana 17 Lesnická xylologie 17 Hemicelulózy b) manany řetězce z glukopyranózových a manopyranózových jednotek (hexózy) polymerizační stupeň: 60 70 zastoupení: jehličnany (až 20 %) listnáče (3 5 %)

strana 18 Lesnická xylologie 18 Hemicelulózy c) galaktany malý podíl (0,5 3 %): BO, BK, BR, JV větší zastoupení ve dřevě MD: 10 20 % zvýšený podíl také v reakčním dřevě

strana 19 Lesnická xylologie 19 Hemicelulózy Chemické vlastnosti závisí na délce řetězce stupni rozvětvení stupni acetylace lze je extrahovat pomocí zředěných alkálií, některé i vodou! jsou lehce hydrolyzovatelné jejich vliv na chemické a fyzikální vlastnosti se projevuje při technologických procesech (vaření, paření, sušení, lisování dřeva)

strana 20 Lesnická xylologie 20 Hemicelulózy Využití slouží jako přírodní adhezivum při výrobě papíru hexosy: výroba krmných kvasnic pentosy: výroba lepidel, plastických hmot

strana 21 Lesnická xylologie 21 Lignin po celulose nejzastoupenější přírodní biopolymer prostorově rozložené makromolekuly vazba na polysacharidy: elektrostatickými interakcemi van der Walsovými silami chemickými vazbami (zejména na boční řetězce hemicelulos) polysacharidy vytváří s ligninem LCC nerovnoměrné rozložení v rámci BS zastoupení: jehličnany (24 33 %), listnáče (19 28%) rozdílná struktura jehličnany vs. listnáče

strana 22 Lesnická xylologie 22 Lignin amorfní polyfenolická látka vznikající dehydrogenativní polymerací tří fenylpropanových monomerů. Monomery tvořící stavební jednotky ligninu: p-kumaryl alkohol koniferyl alkohol sinapyl alkohol

strana 23 Lesnická xylologie 23 Lignin postrádá pravidelnou strukturu a opakující se jednotky ne samostatná sloučenina, ale směs fyzikálně a chemicky heterogenních látek strukturu lze reprezentovat modely často se používá termín statistický polymer hydroxyfenylpropanových jednotek

strana 24 Lesnická xylologie 24 Lignin dřevo jehličnanů tzv. guajacyl lignin = koniferyl alkohol (95 %) + p-kumaryl alkohol dřevo listnáčů tzv. guajacyl-syringilové ligniny = koniferyl alkohol + sinapyl alkohol lignin vykazuje větší variabilitu svého složení oproti jehličnanům

strana 25 Lesnická xylologie 25 Lignin Vliv na vlastnosti dřeva dodává dřevu tuhost zvyšuje mechanickou pevnost dřeva (tlakovou, ohybovou, houževnatost) snižuje propustnost zvyšuje ochrannou funkci rostlinných pletiv

strana 26 Lesnická xylologie 26 Lignin Chemické vlastnosti snadno podléhá vlivu zásad, kyselin i jiných látek oproti celulose této vlastnosti se využívá při výrobě buničiny vysoká absorpce světla Využití lignocelulosový odpad z výroby buničiny energetické účely přečištění přídavek k lepidlům při výrobě velkoplošných materiálů pyrolýzou se získává fenol a acetylen

strana 27 Lesnická xylologie 27 Lignin Autofluorescence ligninu na příčném řezu dřevem smrku

strana 28 Lesnická xylologie 28 Doprovodné složky dřeva Různé látky, které se vykytují v malých množstvích. Mohou se nacházet: v buněčných stěnách v mezibuněčných prostorách v lumenech - mají vliv na barvu dřeva, vůni, sušení, opracování, trvanlivost a odolnost a) anorganické látky jejich spálením vznikne popel (do 1 % hmoty dřeva) b) organické látky označujeme je také jako extraktiva (1 5 % hmoty dřeva)

strana 29 Lesnická xylologie 29 Doprovodné složky dřeva Anorganické látky získávají se mineralizací především vápenaté, draselné a hořečnaté soli (uhličitany, fosforečnany, sírany) ve formě krystalů asi 25 % lze vyluhovat vodou zastoupení soli vápníku: až 50 % malé množství Mn, Na, P, Cl stopové prvky

strana 30 Lesnická xylologie 30 Doprovodné složky dřeva Organické látky sacharidy pektinové látky deriváty poly-d-galakturonové kyseliny škrob (= amylosa + amylopektin) nejvýznamější zásobní látka polyuronidy rostlinné gumy monosacharidy např. glukosa, manosa... fenolické látky mají ochrannou funkci jednoduché (vanilin, koniferylaldehyd) lignany především v jádrovém dřevě (pinorezinol) flavonoidy v jádrovém dřevě stilbeny mají ochrannou funkci a zajišťují světlostálost taniny (= třísloviny) např. u DB, JM, OŘ

strana 31 Lesnická xylologie 31 Doprovodné složky dřeva Organické látky terpeny především u jehličnanů s pryskyřičnými kanálky ostatní látky např. alkaloidy, alkoholy, bílkoviny, tuky, vosky...

strana 32 Lesnická xylologie 32 Chemické složení kůry Kůra méně polysacharidů celulóza (16-41 %) hemicelulózy zastoupeny méně než ve dřevě lignin zastoupen více než ve dřevě větší obsah doprovodných látek (extraktiv i anorganických) anorganických látek (10 %) = 10 více než ve dřevě suberin především v korku

strana 33 Lesnická xylologie 33 Chemické složení kůry 50 45 40 35 Zastoupení (%) hlavních složek ve dřevě a v kůře borovice. 30 25 20 kůra (%) dřevo (%) 15 10 5 0 hemicelulózy celulóza lignin extraktiva

strana 34 Lesnická xylologie 34 Hořlavost dřeva hořlavost schopnost vznítit se, žhnout a hořet plamenem bod vzplanutí (180 275 C) nejnižší teplota, při níž se zahříváním vyvine tolik plynů, že společně se vzduchem vytvoří směs, která po přiblížení plamene vzplane a po oddálení zhasne bod zápalnosti (330 470 C) nejnižší teplota, na kterou se musí dřevo zahřát, aby se samovznítilo

strana 35 Lesnická xylologie 35 Energetické vlastnosti Výhřevnost (spalné teplo) množství tepla, které vznikne při spálení 1 kg dřeva vztaženo na jednotku hmotnosti suchého dřeva: 19 MJ kg -1 čerstvě skácené má 2krát menší výhřevnost než abs. suché