7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

1/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 1

Compoziia chimicalemnului

Compoziia chimicelemental

Constituenii chimici ai lemnului

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

2/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 2

Compoziia chimic

elementala lemnului

Elemente chimice coninite n lemnProporia acestoraFactori de influen

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

3/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 3

Primele cunotine

Primele cercetri cu metode empirice n domeniul

chimiei lemnului dateazde la nceputul secoluluiXIX i au vizat compoziia elemental(elementelechimice coninute).

n acea perioads-a considerat clemnul este oHidrocarbur cu coninut diferit de Carbon iHidrogen.

Cercetri mai exacte n domeniul chimiei lemnului

dateazdin anii 1916-1919, cnd s-au elaboratunele metode fizico-chimice de analiz.

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

4/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 4

Stadiul actual al cunotinelorLemnul material de naturorganic

Compoziia elementalmedien procente demas:

Carbon, C: 49-50 % Oxigen, O: 43-44 %

Hidrogen, H: 6,3 %

Azot (Nitrogen), N: 0,8-1,2 %.

Numr de atomi la 100de atomi :

Carbon, C: 28 atomi Oxigen, O: 24 atomi

Hydrogen, H: 47 atomi

Azot, N: 1 atom

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

5/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 5

Factori de influent

Compoziia chimicelementaleste cvasi-constant

pentru speciile lemnoase cunoscute. Totui se remarcmici influene, nesemnificative,

funcie de: specia lemnoas;

condiiile de cretere a arborilor; caracteristicile fizice i chimice ale solului; vrsta arborelui; perioada de doborre;

opartea dein arbore (trunchi, crengi); Aceti factori influeneazsemnificativ compoziia

chimica lemnului la nivelul constituenilor chimiciprincipali i secundari.

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

6/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 6

Date experimentale privind compoziiachimicelementala lemnului

Nr. Elementele Specia lemnoas

crt. chimice, % Pin Larice Tei Stejar Mesteacn Fag

1. C 49,50 50,10 49,40 50,20 48,60 48,50

2. O 44,00 43,60 43,70 44,50 44,50 45,20

3. H 6,40 6,30 6,90 6,40 6,40 6,30

4. N 0,80 0,95 1,20

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

7/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 7

Date experimentale privind compoziiachimicelementala lemnului

Pri arbore

Nr. Specia Trunchi Ramuri Crengi

crt. lemnoas Elemente chimice, % Elemente chimice, % Elemente chimice, %

C H O N C H O N C H O N

1. Stejar 50,64 6,23 41,85 1,28

50,89 6,16 41,94 1,012. Fag 50,89 6,07 42,11 0,93 50,08 6,23 42,61 1,08

3. Mesteacn 50,61 6,23 42,04 1,12 51,93 6,31 40,69 1,07

4. Salcie 51,75 6,19 41,08 0,98 54,03 6,56 37,93 1,48

5. Ulm 50,31 6,32 42,39 0,98

51,04 6,28 41,65 1,05

6. Molid 51,39 6,11 41,56 0,94 52,04 6,07 40,77 1,12

7. Pin 52,15 6,18 41,09 0,58

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

8/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 8

Lemnul conine i o serie de substane minerale(anorganice), alctuite n principal din elementelechimice: Ca, K, Na, Mg, Fe, Si, P etc

Constituenii anorganici se regsesc n cenua dinlemn, rezultatprin arderea acestuia Coninutul de cenudin lemn:

0,2-0,5% specii comune 1,2 1,7 %, sau chiar 5 % pentru o serie de specii

exotice din zonele tropicale i sub-tropicale.

Stadiul actual al cunotinelorAlte elemente chimiceComponeni anorganici

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

9/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 9

Constituenii chimici ai

lemnului

Componeni chimici principaliComponeni chimici secundari

Proporia componenilor chimici

Factori de influen

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

10/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 10

A. Componeni

chimiciprincipali

Holoceluloza(complex de

hidrai de carbon)

Lignina

(polimer de naturaromatic)

Celuloza

Hemiceluloze

Pentozane(xilan, araban)

Hexozane(manan, galactan,

fructozan)

Acizi poliuronici(acidpoliglucuronic, acid

poligalacturonic etc.)

Componeni chimici principali

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

11/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 11

Componeni chimici secundari

B. Componenichimici secundari

(sausubstaneextractibile)

Substane extractibile cu solveni organici(rinivegetale, ceruri, grsimi, colorani, glicozide, proteine,

alcaloizi, fitosteroli etc.)

Substane extractibile cu aprece i/sau cald(taninuri,unii alcaloizi, unele polizaharide, colorani etc.)

Substane minerale

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

12/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 12

Compoziia chimica lemnului

(intervale medii de variaie pentrurinoase i foioase )

Nr. Componenii Specie lemnoas

crt. chimici ai lemnului, % Conifere Foioase

1. Celuloza 50 57 42 52

2. Hemiceluloze, din care: 20 26 23 28

pentozane 10

12 16

23hexozane 13 14

acizi poliuronici 3 5

3. Lignina 28 34 18 27

4. Substane extractibile 5

10 5

10

5. Cenua 0,2 1,70 0,2 1,70

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

13/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 13

Factori ce influeneazcompoziia chimic

a lemnului (constituenii chimici)

SPECIA LEMNOAS Arealul geografic i altitudinea; nlimea arborelui; Vrsta arborelui; Partea din arbore i poziia pe nalimea trunchiului; Condiiile de cretere a arborelui; Caracteristicile fizice i chimice ale solului;

Perioada de doborre a arborelui.

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

14/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 14

Date experimentale privind compoziiachimica lemnului

Componenii chimici

Nr. Specia Celuloz Lignin Pentozane Substane extractibile cu: Cenucrt. lemnoas

[%] [%] [%]

Ap

cald

[%]

Soluie

NaOH

1% [%]

Eter

etilic

[%] [%]

1. Molid 49,85-

57,00

26,68-

33,25

7,18-

11,20

0,86-

3,95

8,13-

14,50

0,47-

1,61

0,11-

0,38

2. Brad 48,24-55,09

29,20-33,30

6,03-9,78

0,84-4,28

8,14-13,80

0,15-0,90

0,10-0,46

3. Pin

silvestru

51,95-54,96

27,02-28,66

8,21-9,74

2,04-2,29

11,19-11,25

1,13-1,49

0,17-0,24

4. Fag 43,61-49,96

18,25-24,75

10,95-20,19

0,83-3,80

12,05-20,27

0,09-0,58

0,19-0,52

5. Stejar 45,08 26,32 16,77 8,12 23,80 0,48 0,14

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

15/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 15

Date experimentale privind compoziiachimica lemnului

Nr.crt.

Specialemnoas

Zona deprelevare

Celuloz LigninPentozane Substane extractibilecu:

Cenu

a probelor

[%] [%] [%]

Apcald

[%]

SoluieNaOH

1% [%]

Eteretilic

[%] [%]

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

1. Brad VI baz 51,80 32,12 6,57 2,38 0,89 10,55 0,27

(Abies Alba mijloc 52,64 31,71 6,90 1,60 0,29 9,38 0,19

Mill.) vrf 52,49 32,28 7,53 2,15 0,24 10,68 0,24

baz 50,74 30,86 9,60 2,30 0,89 10,77 0,37

Brad VII mijloc 54,21 30,17 9,78 1,65 0,33 9,57 0,25

vrf 51,84 30,32 11,05 2,09 0,32 10,00 0,44

baz 53,03 30,11 6,40 1,83 0,53 12,09 0,24

Brad VIII mijloc 50,31 31,77 6,03 3,04 0,57 13,24 0,27

vrf 50,28 29,91 6,30 1,80 0,30 10,88 0,25

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

16/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 16

Rolul constituenilor chimici

Componentele membranei celulare vegetale (LEMN) se clasificn treitipuri de substane, denumite corespunztor rolului pe care l au:

Substane schelet: alctuite din polizaharide: celuloza Substane liantesau de cimentare: polizaharide

necelulozice (hemiceluloze) de tipul hexozanelor(glucan, manan, galactan), pentozanelor (xilan, araban),

pectine sau acizi poliuronici, etc; Substane de ncrustaresau incruste: ligninaSubstanele schelet i de cimentare apar concomitent n procesul de

formare a celulei vegetale, n timp ce incrustele se sintetizeazulterior.

Incrustele i substanele de cimentare sunt n generalamorfe

Substanele schelet au o structur ordonat numit icristalin.

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

17/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 17

Distribuia constituenilor chimici n

membrana celular

Lemnul este un

material eterogen nunumai n structura sa cii n distribuia

constituenilor chimici nmembrana celular.

Aceasta determinnfapt structurastratificata pereteluicelular.

LM lamedialmedian; P perete primar;S perete secundar

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

18/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 18

Distribuia constituenilor chimici n

membrana celular

Circa 60 % din CML (lamela mediana compusP-LM-

P) consistn lignin, n timp ce celuloza reprezintdoar circa 14%; Circa 60 %din peretele secundar S2 este reprezentat

de celuloz, iar 27 % de lignin;

Poliozele (hemiceluloze) reprezint27 % din CML inumai circa 14 % din stratul secundar S2 Distribuia constituenilor chimici este mai uniformn

peretele secundar S1, unde celulozai poliozele suntconinute n proporie egal

de 36.4 % n lemnul

timpuriu i 34.6 % n lemnul trziu, n timp ce ligninaeste n jur de 27-30 %.

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

19/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 19

Distribuia constituenilor chimici nmembrana celular

Distribution of the cell wall components

0

10

20

30

40

50

6070

Earlywood

Latewood

Earlywood

Latewood

Earlywood

Latewood

CELLULOSE POLYOSES LIGNIN

%o

fthecell

walllayer

CML

S1S2 + T

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

20/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 20

Distribution of Chemical Components within

the Wood Cell Wall

Chemical composition of cell wall layers

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

Earlywood

Latewood

Earlywood

Latewood

Earlywood

Latewood

CML S1 S2 + T

Percentofthelayer

LIGNIN

POLYOSESCELLULOSE

7/22/2019 8_Compozitia Chimica a Lemnului

21/21

5/16/2011 Timar_Chimie_2011_8 21

Distribution of Chemical Components within

the Wood Cell Wall

0

10

20

30

40

50

60

70

Earlywood

Latewood

Earlywood

Latewood

Earlywood

Latewood

CML S1 S2 + T

Percentof

thecellwalllay

er

CELLULOSE

POLYOSES

LIGNIN