Název a adresa školy:Střední odborné učiliště stavební, Opava, příspěvková organizace, Boženy Němcové 22/2309, 746 01 Opava

Název operačního programu:

OP Vzdělávání pro konkurenceschopnost, oblast podpory 1.5

Registrační číslo projektu:

CZ.1.07/1.5.00/34.0713

Název projektu: Zvyšování klíčových aktivit

Předmět, ročník: Materiály, 1. ročník

Název sady vzdělávacích materiálů:

Materiály-teorie

Sada číslo: ICT-41

Pořadové číslo vzdělávacího materiálu:

10

Označení vzdělávacího materiálu:

VY_32_INOVACE_ICT-41-10

Téma vzdělávacího materiálu:

Dřevo - chemická stavba

Druh učebního materiálu: Prezentace

Autor: Ing. Luděk Hadámek

Anotace: Chemické složení

Metodické poznámky: Materiál je vhodný pro učební obor truhlář, operátor

Datum vytvoření: 14. 5. 2013

Ověření ve výuce: 14. 2. 2014

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%)

Buňky-rostlinné

Buněčná stěna se ztenčeninami

Obr.1

Buňky-rostlinné-pletiva

Obr.2

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 se vznikají deriváty celulózy (nitráty, acetáty…).

Chemické složení dřeva - buněčné stěny - celulóza

Obr.3

Židličková forma celulózy

Vaničková forma celulózy

Obr.4

Buňky - rostlinné - pletiva

Obr.5

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

Chemické složení dřeva - buněčné stěny II - Lignin

Obr.6

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.

Obr.7

Hemicelulóza

Hemicelulóza (xylanaza)

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

Chemické složení dřeva-buněčné dutiny

Jsou v dutinách – vakuolách ve formě roztoků. Dají se dále 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 rozpouštědlo využívá se k výrobě nátěrových hmot. Kalafuna- využívá se při výrobě mýdla, papíru, do laků, izolačních materiálů …

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.

Chemické složení dřeva-barviva

Obr.9Obr.10

Obr.11Obr.12

Obr.14Obr.13

Obr.18

Obr.17Obr.16Obr.15

Obr.19Obr.20

Obr.21

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.

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 v Paskově

Výroba buničiny-Paskov

Obr.22

• 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 louhu tálové mýdlo

• nepotřebuje dokonalé odkornění vstupního materiálu• v ČR se sulfátová buničina v současnosti vyrábí jen

ve Štětí

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?

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.

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