Химический состав древесины.

Образование древесины.

Древесина образуется посредством деления клеток. На ранней стадии роста все клетки обладают способностью к делению, но у дерева в зрелом возрасте делящиеся клетки располагаются только в определенных местах, а именно: на концах стебля и корня и в зоне камбия. Дерево растет лишь вследствие деления клеток в этих местах. Рост дерева в высоту (первичный рост) осуществляется на концах ветвей, в верхней части ствола и на концах корней, тогда как рост дерева в толщину (вторичный рост) происходит в камбиальной зоне. Клетки, обладающие способностью к делению, называются меристематическими. Деятельность меристем определяют гормоны, которые регулируют рост дерева. Они вызывают рост дерева в начальный период, его интенсивность и регулируют окончание роста.(1)

Внешний вид древесины.

Он характеризуется следующими физическими свойствами древесины: цветом, блеском, текстурой и макроструктурой.

Цвет - одна из важнейших характеристик внешнего вида древесины. Его учитывают при выборе породы дерева для внутренней отделки помещений, изготовлении мебели, музыкальных инструментов, художественных поделок. Окраска древесины зависит от породы, возраста дерева, климата района произрастания. Древесина может изменять цвет при выдержке под влиянием воздуха и света, при поражении грибами, а так же при длительном нахождении под водой. Тем не менее, цвет многих пород настолько характерен, что может служить одним из признаков при их распознавании.

Блеск - это способность древесины направленно отражать световой поток. Наибольшим блеском из отечественных пород деревьев отличается древесина дуба, бука, белой акации, бархатного дерева; из иноземных - древесина атласного дерева и махагони (красного дерева).

Текстурой называется рисунок, образующийся на поверхности древесины вследствие перерезания анатомических элементов ( годичных слоев, сердцевинных лучей, сосудов).

Для оценки качества древесины по внешнему виду используют такие характеристики, как ширина годичных слоёв и содержание поздней древесины. Ширина годичных слоёв - число слоёв, приходящихся на 1 см отрезка, отмеренного по радиальному направлению на торцевой поверхности образца. Содержание поздней древесины определяется соотношением (в процентах) между суммарной шириной зон поздней древесины и общей протяжённостью (в радиальном направлении) участка измерения, включающего целое число слоёв.

Тепловые свойства древесины.

К тепловым свойствам относятся теплоёмкость, теплопроводность, температуропроводность и тепловое расширение.

Теплоёмкость - способность древесины аккумулировать тепло является удельная теплоёмкость С, представляющая собой количество теплоты, необходимое для того чтобы нагреть 1 кг массы древесины на 1 (0) С. Удельная теплоёмкость для всех пород одинакова. С увеличением влажности теплоёмкость увеличивается.

Теплопроводность - свойство, характеризующее интенсивность переноса тепла в материале.

Температуропроводность характеризует способность древесины выравнивать температуру по объёму.

Тепловое расширение - способность древесины увеличивать линейные размеры и объём при нагревании. Коэффициент теплового расширения древесины в 3-10 раз меньше, чем у металла, бетона, стекла.

Электрические свойства.

Электропроводность - способность древесины проводить электрический ток, которая находится в обратной зависимости от электрического сопротивления. Сухая древесина относится к диэлектрикам.

Электрическая прочность - способность древесины противостоять пробою, т.е. снижению сопротивления при больших напряжениях.

Применение древесины.

Применение в строительстве. Древесина применяется в строительстве в таких формах, как пиломатериалы прямоугольного сечения (брус, доски), шпон, фанера, железнодорожные шпалы, столбы, сваи, стойки, гонт и древесноволокнистые плиты. Больше всего потребляется пиломатериалов прямоугольного сечения. Их производят распиловкой бревен, затем отделывают до стандартной ширины и длины, сортируют по качеству, сушат и поставляют потребителям в необработанном с поверхности, обработанном или формованном виде. Фанеру изготавливают, склеивая нечетное число тонких слоев древесины (шпона) так, чтобы волокна соседних слоев были взаимно перпендикулярны. Фанерные панели отличаются от обычных пиломатериалов тем, что (наряду с отсутствием ограничений по ширине) их прочность более равномерна в разных направлениях, они лучше сопротивляются раскалыванию, а их размеры меньше изменяются в условиях переменной влажности.

Топливо и древесная масса. Применение древесины как топлива в масштабах всего мира имеет все еще очень важное значение. В высокоразвитых промышленных странах топливное потребление древесины на протяжении последних десятилетий непрерывно уменьшалось в связи с переходом на уголь, газ, нефть и электричество. Такая тенденция, по-видимому, сохранится и в будущем по мере того, как с дальнейшим развитием техники будут все более доступны другие виды топлива и источники тепла. Применение же древесины в виде древесной массы в последнее время, наоборот, непрерывно увеличивалось и, по прогнозам, будет продолжать увеличиваться в обозримом будущем. Древесина превращается в древесную массу механическим истиранием с применением воды или путем обработки химикатами, разрушающими лигниновую связь и освобождающими волокна. Затем древесная масса переделывается в различные виды бумаги, коробочный картон, древесноволокнистые плиты. После специальной обработки она используется как целлюлозное сырье для изготовления синтетических тканей и пластиков.

Химический состав древесины.

Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят углерод С, водород Н, кислород О и немного азота. Элементарный химический состав древесины разных пород практически одинаков. В среднем абсолютно сухая древесина независимо от породы содержит 49,5% углерода, 44,2% кислорода (с азотом) и 6,3% водорода. Азота в древесине содержится около 0,12%. Элементарный химический состав древесины ствола и ветвей мало различается. Условия произрастания также практически не отражаются на содержании основных элементов. Кроме органических веществ, в древесине есть минеральные соединения, дающие при сгорании золу, количество которой колеблется в пределах 0,2—1,7%; однако у отдельных пород (саксаула, ядра фисташки) количество золы достигает 3—3,5%. У одной и той же породы количество золы зависит от части дерева, положения в стволе, возраста и условий произрастания. Больше золы дают кора и листья; так, стволовая древесина дуба дает 0,35%, листья — 3,5% и кора — 7,2% золы. Древесина ветвей содержит золы больше, чем древесина ствола; например, ветви березы и ели дают при сгорании 0,64 и 0,32% золы, а стволовая древесина — 0,16 и 0,17% золы. Древесина верхней части ствола дает золы больше, чем нижняя; это указывает на большое содержание золы в древесине молодого возраста; так, древесина бука в возрасте 10, 20 и 50 лет давала при сгорании 0,56; 0,46 и 0,36% золы. В состав золы входят главным образом соли щелочноземельных металлов. В золе из древесины сосны, ели и березы содержится свыше 40% солей кальция, свыше 20% солей калия и натрия и до 10% солей магния. Часть золы (10—25%) растворима в воде (главным образом, щелочи — поташ и сода). В прежнее время поташ К2СО3, употребляемый в производстве хрусталя, жидкого мыла и других веществ, добывали из древесной золы. Зола от коры содержит больше солей кальция (до 50% у ели), но меньше солей калия, натрия и магния. Входящие в состав древесины и названные выше основные химические элементы (С, Н и О) образуют сложные органические вещества.

Главнейшие из них образуют клеточную оболочку (целлюлоза, лигнин, гемицеллюлозы — пентозаны и гексозаны) и составляют 90—95% массы абсолютно сухой древесины. Остальные вещества называются экстрактивными, т. е. извлекаемыми различными растворителями без заметного изменения состава древесины; из них наибольшее значение имеют дубильные вещества и смолы. Содержание основных органических веществ в древесине в некоторой мере зависит от породы.(2)

Интересные факты.

1. Из одного кубометра дерева можно сделать полмиллиона зубочисток.

2. Венеция построена на сваях из российской лиственницы, которая почти не гниёт в воде.

3. Если налить в бумажный (это важно) стаканчик воду и поставить на горящую спиртовку, то вода закипит, а стаканчик не прогорит. Дело в том, что теплоемкость дерева (из коего изготовляется стаканчик) превосходит теплоемкость воды, то есть кипящая вода остужает деревянные волокна стаканчика, не давая ему воспламениться.

4. Баобаб – это дерево, растущее в африканских саваннах. Баобаб является одним из самых толстых деревьев в мире — при средней высоте в 18-25 м окружность его ствола составляет около 10 метров. Крупнейшие экземпляры этих видов деревьев достигают до 40-50 метров в обхвате. По разным оценкам продолжительность жизни баобабов колеблется от 1000 лет до 5500 тысяч лет. Столь большая разница объясняется отсутствием годичных колец, по которым можно достоверно вычислить возраст дерева.

Все части баобаба в настоящее время очень активно используются человеком. Мякоть плодов баобаба обладает огромной питательной ценностью, содержит широкий ряд аминокислот, витаминов, микро- и макроэлементов, природных кислот. Листья, семена и плоды баобаба обладают лечебными свойствами. Особую ценность представляет высококачественное пищевое волокно плодов. Жители саванн называют баобаб «деревом жизни».

5. Новый строительный материал называется арбоформ. Второе название – биопластик. Жидкая древесина обладает огромным количеством преимуществ, самое главное из которых – длительный срок эксплуатации (20 – 30 лет).Из чего состоит жидкое дерево? На 80% из измельченной древесины, а также содержит лигнин и полимерные смолы. Благодаря лигнину готовый продукт, внешне похожий на отполированное дерево, приобретает свойства более гибкого, прочного, устойчивого к механическим и температурным воздействиям пластика: арбоформ выдерживает даже сильные удары и не деформируется.

6. «Живые» мосты в Индии. Индия — страна загадок, чудес и духовных просветлений. Здесь некоторые боги имеют хобот и четыре руки, а мосты могут вырастать сами собой.

Мы отправляемся в район городка Черапунджи на северо-востоке Индии, который находится на высоте 1 300 метров и считается самым дождливым местом на Земле. Здесь для «выращивания» мостов используют корни каучуконочного фикуса. Процесс «строительства» длится 10-15 лет. Живые мосты могут достигать длины 30 метров и выдерживать вес более 50-ти человек. Первооткрывателем корневых мостов является Денис П. Райт. Его так заинтересовали необычные сооружения, что он часами мог рассказать о них каждому, и даже некоторое время организовывал специальные туры в Индию, чтобы европейцы могли по достоинству оценить красоту «живых» переправ. Мосты выращивают в подходящем для этого месте — под городком Черапунджи, которое по разным данным является самым влажным местом на Земле: за год здесь выпадает более 11 000 мм осадков. Но рекордное количество выпало в 1861 году — 22.98 метров. Материалом для «строительства» живых мостов служат корни фикуса каучуконосного. Это вечнозеленое дерево, достигающее в высоту 30-40 метров. Для того, чтобы корни фикуса росли в правильном направлении, жители Черапунджи используют специальные каркасы. Дойдя то другого берега корни фикуса каучуконочного врастают в землю. Процесс «строительства» моста обычно длится 10-15 лет, и к тому же он требует постоянного ухода и внимания.

7. В Гонконге деревья растут из стен. В Гонконге больше 1200 таких растущих из стен деревьев. Это в основном представители вида фикус мелкоплодный, хотя другие деревья тоже встречаются. Птицы заносят семена в щели укрепительных стен, построенных со второй мировой, и со временем дерево начинает распускать корни.

Оно не только оказывается способным разрастаться на такой «почве», но и дополнительно укрепляет корнями кладку, из которой произрастает. (3)

Список используемой литературы.

1.Химия древесины/Пер. с финского Р. В. Заводова под ред. М. А. Иванова. - М.: Лесная промышленность, 1982.,с 10-14.

2.Румянцева, К.Е. Основы материаловедения: учеб. Пособие/ К.Е. Румянцева; Иван. гос. хим. – технол. ун –т. –Иваново,2010.,с 129-135.

3.http://factopedia.ru/tags/drevesina(интересные факты).

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: