Stavba dřeva. Chemické složení dřeva. Ústav nauky o dřevě



Podobné dokumenty
Chemické složení dřeva

Chemické složení dřeva a kůry

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.

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

Přehled fyzikálních vlastností dřeva

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

Integrovaná střední škola, Slaný

Stavba dřeva. Reakční dřevo. přednáška

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:

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

DUM č. 7 v sadě. 22. Ch-1 Biochemie

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

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

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

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

Polysacharidy příručka pro učitele. Obecné informace:

Obchodní akademie a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Písek

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

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

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

1) Napište názvy anorganických sloučenin: á 1 BOD OsO4

8. Polysacharidy, glykoproteiny a proteoglykany

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

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

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

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

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

disacharidy trisacharidy atd. (do deseti jednotek)

PŘÍPRAVKY NA BÁZI LIGNOSULFONÁTŮ

Vypracoval Mgr. David Mikoláš, DŘEVO

Mikroskopická stavba dřeva jehličnatých dřevin cvičení

Sacharidy. Sacharidy. z jednoduchých monosacharidů kondenzací vznikají polysacharidy

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

Makroskopická stavba dřeva

Škola: Střední škola obchodní, České Budějovice, Husova 9

Poloprovoz. Hydrolýza a frakcionace lignocelulosových materiálů

Typy molekul, látek a jejich vazeb v organismech

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

Určování dřev podle makroskopických znaků

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

Dřevo a vlhkost, vlastnosti

MIKROSKOPICKÁ STAVBA DŘEVA

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

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

Přírodní nekovové materiály

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

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

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

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

Netkané textilie. Materiály 2

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

Sešit pro laboratorní práci z chemie

Stanovení kvality humusu spektrofotometricky

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

CHIRALITA William Thomson ( ) (Lord Kelvin, 1892)

Biologické základy péče o stromy II.

BUŇKA ZÁKLADNÍ JEDNOTKA ORGANISMŮ

SACHARIDY - Monosacharidy příručka pro učitele Obecné informace: Téma Monosacharidy se probírá v rozsahu jedné vyučovací hodiny.

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

Inovace bakalářského studijního oboru Aplikovaná chemie

Sacharidy. Učební text

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

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

BUNĚČNÁ STĚNA doplňkový text k přednáškám z Anatomii rostlin David Reňák

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

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

sladká symfonie cukrů

Makromolekulární látky

Třídění látek. Chemie 1.KŠPA

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

ZŠ ÚnO, Bratří Čapků 1332

MAKROMOLEKULÁRNÍ LÁTKY

Organická chemie 3.ročník studijního oboru - kosmetické služby.

OCELOVÉ A DŘEVĚNÉ PRVKY A KONSTRUKCE Část: Dřevěné konstrukce

Zvyšování kvality výuky technických oborů

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

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

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

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

Tepelné vlastnosti dfieva

Hlavní použití: výroba papíru výroba viskózového hedvábí a celofánu výroba nitrátů celulózy výroba acetátového hedvábí

Zvyšování kvality výuky technických oborů

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

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

Zvyšování kvality výuky technických oborů

12. Struktura a vlastnosti pevných látek

Didaktické testy z biochemie 1

KATEDRA MATERIÁLOVÉHO INŽENÝRSTVÍ A CHEMIE

NÁTĚRY OKEN - HISTORIE A SOUČASNOST Irena Kučerová

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

BUNĚČNÁ STĚNA doplňkový text k přednáškám z Anatomie rostlin David Reňák

!STUDENTI DONESOU! PET

Opakování

HYDROXYDERIVÁTY. Alkoholy Fenoly Bc. Miroslava Wilczková

Základní stavební kameny buňky Kurz 1 Struktura -7

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Transkript:

Stavba dřeva Chemické složení dřeva Ústav nauky o dřevě 2007/2008 1

Definice dřeva z chemického hlediska Dřevo - složitý komplex chemických látek, především biopolymerů - chemické složení submikroskopická stavba mikroskopická stavba Hlavní složky dřeva (90-97 %) - polysacharidická složka: celulosa (35-55 %) a hemicelulosy (20-35 %) - polyfenolická složka: lignin (15-36 %) Doprovodné složky dřeva (3-10 %) - anorganické látky - organické látky 2

Zastoupení hlavních složek dřeva u jehličnanů a listnáčů 3

45 40 35 30 25 Normální dřevo (%) Tlakové dřevo (%) Zastoupení hlavních složek v normálním a tlakovém dřevě smrku 20 15 10 5 0 Lignin Celulosa (1 3)-β- D-Glucan (Laricina Galaktogl ukomana ny Galaktan y Xylany Pektiny ost. polysach aridy 4

Dřevo - elementární složení dřeva (= zastoupení prvků C, H, O): C 49,5 % H 6,3 % O 44,2 % (průměrné hodnoty) Elementární složení dřeva kmene vybraných dřevin (Bučko, 1995) 5

Zastoupení hlavních složek dřeva vybraných dřevin 50 45 40 zastoupení [%] 35 30 25 20 15 10 5 0 celulóza hemicelulózy lignin SM BO BK 6

Celulosa - nejrozšířenější organická látka na zemi - tvoří kostru buněčných stěn rostlinných organismů - zastoupení: jehličnany: 46 55 %, listnáče: 41 48 % - základní jednotka: celobiosa (složena ze dvou β-d-glukopyranosových jednotek) - polymerační stupeň: 5-14 tisíc (izolovaná celulosa 500-1500) 7

Celulosa - polymerační stupeň: 5-14 tisíc (izolovaná celulosa 500-1500) 8

Celulosa -- vodíkové vazby umožňují vznik nadmolekulární struktury (prostorové uspořádání) 9

Celulosa Dva strukturální typy: - krystalická část (70 %) - pravidelná struktura - amorfní část (30 %) - vláknité makromolekuly bez prostorového uspořádání 10

Celulosa Vyšší podíl krystalické části má za následek: vyšší hustotu dřeva vyšší Youngův modul pružnosti vyšší pevnost v tahu vyšší rozměrovou stabilitu Základní modely uspořádání celulosových řetězců ve fibrilách 11

Celulosa Sousední řetězce celulosy se spojují pomocí vodíkových vazeb vzniká nadmolekulová struktura celulosy. Pokud se mezi řetězce celulózy dostanou molekuly vody řetězce celulosy se oddalují = bobtnání dřeva Vazba molekul vody pomocí vodíkové vazby na řetězce celulózy. Během vysychání dřeva dochází k sesýchání. Obrázek zcela vpravo představuje celulózu v absolutně suchém stavu 12

Celulosa Chemické vlastnosti - ve vodě a běžných rozpouštědlech nerozpustná - lze ji hydrolyzovat silnými anorganickými a organickými kyselinami - rozpustná ve Schweizerově činidle (amoniakální roztok CuOH 2 ) Využití celulosy - výroba buničiny papír, kartony, lepenky, deriváty celulosy - hydrolýzou celulosy glukosa zkvašování etanol - hydrogenací vitamín C 13

Hemicelulosy = směs dalších polysacharidů ve dřevě - polymerizační stupeň: 100-200 - jsou to heteropolysacharidy = obsahují další hexosy a pentosy (D-glukosa, D-galaktosa, D-xylosa, L- arabinosa, uronové kyseliny a další) - tvoří tmelicí složku mezi vláknitými strukturami celulosy a ligninem 14

Hemicelulosy (20-35 %) - dělíme je na: a) xylany listnáče (až 35 %) - řetězce z β-d-xylopyranosových jednotek (pentózy) - polymerizační stupeň: 100-200 jehličnany (10-15 %) - polymerizační stupeň: 70-130 15

Hemicelulosy b) manany - řetězce z glukopyranózových a manopyranózových jednotek (hexózy) - polymerizační stupeň: 60-70 jehličnany (až 20 %) listnáče (3-5 %) 16

Hemicelulosy c) galaktany - malý podíl: BO, BK, BR, JV 0,5-3 % - větší zastoupení ve dřevě MD: 10-20 % - zvýšený podíl také v reakčním dřevě 17

Hemicelulosy 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) Využití - slouží jako přírodní adhezivum - hexosy: výroba krmných kvasnic - pentosy: výroba lepidel, plastických hmot 18

Lignin (15-36 %) - 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 vatváří s ligninem LCC - nerovnoměrné rozložení v rámci BS - zastoupení: jehličnany (24-33 %), listnáče (19-28%) - rozdílná struktura jehličnany vs. listnáče 19

Lignin Chemická struktura a stavba Lignin lze definovat jako amorfní polyfenolickou látku vznikající dehydrogenativní polymerací tří fenylpropanových monomerů. Monomery tvořící stavební jednotky ligninu: p-kumaryl alkohol koniferyl alkohol sinapyl alkohol 20

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 21

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 22

Lignin Vliv na vlastnosti dřeva - dodává dřevu tuhost - zvyšuje mechanickou pevnost dřeva (tlakovou, ohybovou, houževnatost) - snižuje propustnost - zvyšuje ochrannou funkci rostlinných pletiv 23

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 24

Lignin autofluorescence Autofluorescence ligninu na příčném řezu dřevem smrku. 25

Doprovodné složky dřeva Doprovodné složky dřeva (3-10 %) 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) organické látky - označujeme je také jako extraktiva (1-5 % hmoty dřeva) b) anorganické látky - jejich spálením vznikne popel (do 1 % hmoty dřeva) 26

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 27

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 28

Doprovodné složky dřeva organické látky terpeny - především u jehličnanů s pryskyřičnými kanálky ostatní látky - např. alkaloidy 29

Chemické složení kůry kůra - méně polysacharidů - celulosa (16-41 %) - hemicelulosy 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 30

Chemické složení kůry kůra 50 45 40 Zastoupení (%) hlavních složek ve dřevě a v kůře smrku. 35 30 25 20 dřevo kůra 15 10 5 0 Lignin Celulosa Hemicelulózy 31