ВЫБОР ОБРАЗЦОВ ДРЕВЕСИНЫ. РАЗЛИЧНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ

Выбор образцов. При выборе образцов древесшш для анализа необходимо иметь в виду три обстоятельства: 1) часть дерева, нз которой берется древесина, 2) однородность образца и 3) оптимальная величина древесных частиц в образцеч выбранном для анализа.

Важность первого фактора становится очевидной, благодаря указанным выше колебаниям в содержании посторонних веществ древесины. Различия между содержанием целлюлозы и лигнина в сердцевине и заболони одного и того же образца, при применении стандартных методов служат подтверждением этой точки зреипя. Джоисен привел также аналитические данные, которые показывают разницу в содержании целлюлозы в одной и той же породе в зависи­мости от того, на какой высоте от земли был взят образец нз ствола дерева 3. Равным образом из работы К л а с о н а по лигнину становится очевидным, что содержание лшшна в древесине одного и того же дерева колеблется даже при применении того же самого аналитического метода. Узловатое дерево, известное в Швеции под назва­нием «красное дерево» («Kjuria; ved») показало содержание лигнина приблизительно в 37%, тогда каг; древесина той же ветви, взятая в другом месте, показала нормаль­ное содержание лигнина около 25% 3.

DI о р г е р в своей первой статье по вопросу анализа древесины наметил методы выбора образцов. Опыты по сопротивлению древесных материалов, прово­димые в Лаборатории лесных материалов, показывают, что на расстоянии около б м от земли древесина дерева ианболее однородна. На этой высоте из дерева был взят поперечный диск около 5 толщиной. Из этого диска были вырезаны два д нагона дьпо-протн в о пол о ж пых сектора, величина которых менялась в зависи­мости от размеров древесного ствола. Ш о р г е р анализировал древесные образ­цы, взятые в двух видах: в виде опилок и в виде стружек {не более 0,002 ел тол­щиной). Полученные нри помощи рубанка стружки пропускались через жернова, после чего вещество просеивалось. Вещество, прошедшее сито с 40 отверстиями отбрасывалось, а то, которое оставалось пасите, подвергалось тщательному пере­мешиванию. Образцы всегда сохранялись в запаянных сосудах. Джонсев и X о в е й 4 пользовались при изготовлении своих образцов рашпилем и при­меняли опилки, проходившие через сито с 80 отверстиями, но остававшиеся на ситс с 100 отверстиями. Ряд других исследователей (особенно Дорэ) также касались вопроса о выборе образцов древесины, однако в общем они нн к какому определен­ному miBv^y относительно величины частиц, лучше всего отвечающих их задачам, не пришли."

При больших или неоднородных по величине частицах оказывалось затруд­нительным отделение литвина от целлюлозы. Дорэ6 показал, что при определе­ниях целлюлозы, произведенных на стружках красного дерева, во фракциях целлюлозы удерживалось от 0,77 до 5,78% лигнина. При сходных условиях целлю­лоза нз грубых опилок удерживала от 0,16 до 1,64 % лигняна, а целлюлоза, изо­лированная нз мелких овилок, редко удерживала 0,5% лигнина. Поэтому Дорэ рекомендует мелкие опилки; однако он указывает на возможность получения непоказательных образцов при применении слишком мелких сит. В общем (по мнению Дорэ) сильно одревесневшие ткани механически;более прочны, чем менее одревесневшие ткани молодой древесины, а из грубых опилок можно полу­чить большую пропорцию лигнина. В связи е последними работами Рнттера® становится весьма вероятным, что весенняя древесина действительно содержит больше лигнина, чем'[етияя. Зто объясняется тем, что, как утверждает Ритте р, в данном количестве весенней древесины имеется больший процент «лнпшна средней пластинки», чем в равном но весу количестве летней древесины. О другой стороны, обшпе выводы Дорэ могли бы быть правильны, если бы мы придали нм следующую форму: более крупные частицы содержат боль­ший процент летней древесины. Эта устойчивость вероятно зависит не от содержания лнгшша, а от большего сопротивлепия более плотной древесины механическому и з м е л ь ч е п и ю. Ве­сенняя древесина может содержать во вторичном слое (т. е. в клеточной степке без средней шнк-тптш) меньшее количество лнгшша, чем летняя древепша, даже если общее содержание лнгшша в весенней древес. me будет выше. Это, а также то обстоятельство, что частицы весенней древесины измельчаются сильнее, может явиться прнчииоЙ большего удержания лигнииа некоторыми более крупными частицами опилок красного дерева после хлорирования.

Произведенная III о р г е р о м работа но выбору образцов древесины была расширена И эху дом’, который изучил влияние величины древесных частиц на выход целлюлозы. Измельчен пая древесина, проходящая через сити с SO отвер­стиями, но остающаяся на сите с 100 отверстиями, дает наилучшие выходы целлю­лозы. Мэхуд показал также, что благодаря применению комбшшнл пилки и перемола ему удалось получить достаточно большой и показательный образец древесины, проходящей через сито с 80 — 100 отверстиями, к которому можем было прилепить аналитический метод Ш о р г е р а. Древесвые частицы в такой состоянии размельчения легко поддаются действию реагентов п с шпш легко маниi;y.:!прогать. В одной из позднейших работ. Мэхуд и К э б ель8 пришли к аналогичному выводу относительно величины древесных частиц. Предложения М 9 х у д а относительно выбора образцов древесины были приняты Лаборато­рией лесных продуктов.

Определение воды. Копа приходится апалнзпровать хвойпые породы с низким содержанием смолы или ли теннис породы, то определение влажности следует производить, высушивал образец (2 — 3 г) до постоянного веса при Hif или высу­шивая его в течение С — 7 часов в сушильне:.! шкафу при 105а. В виду того, что сухая древесина чрезвычайно гигроскопична, взвешивание всегда следует произ­водить в склянках для взвешивания с притертыми пробками. Ш о р г е р 9 показал, что высушивание древесины в сушильном шкафу при 105 —107° более действи­тельно, чем высушивание в вакуум-ексикаторе над концентрированной 1US04 при давлении в 30 — 60 мм и температуре в 55 — 60°.

Более быстрое высушивание можно осуществить применением воздушного Насоса Гаде при температуре в 90° 10; однако в общем следует рекомендовать более простой способ высушивания при атмосферном давлении. Целлюлоза по — видимому чрезвычайно упорно удерживает воду и не поддается высушиванию действием большинства наиболее употребительных отнимающих воду веществ11.

Если образец древесины содержит очень много смолы, то часть смолы посте­пенно теряется при высушивании, и, если не принять мер предосторожности, то определения влажности могут дать чрезмерно высокие цифры. Однако, обычно эта потеря начинает проявляться только после 10 — 15 часов высушивания, 1П о р — ге р показал, что образец белой американской сосны, содержавший 9% смолы, терял 4.S4% своего веса при высушивании при 105 —107° в течение 3 часов и даль­нейшие изменения в весе замечались только после того, как образец подвергался нагреванию в продолжение свыше И часов. Но истечении 21 часа потеря равнялась только 5.(6% н. начиная с этого момента, дальнейшая потеря происходила очень медленно до тех нор, пока после 711 часов общая убыль в весе не доходила только до ti.35%. что указывает на то, что в течение последних 703 часов терялось не более 1.41%. В случае образца американской лшш потеря в весе после первых 3 часов былаочень незначительной, и только 0,5% веса данного образца терялось при нагревании в течение 700 часов.

Если в древесине содержатся эфирные масла или другие летучие вещества, то воду, содержащуюся в древесине, можно определить, поместив 25 г образца в виде порошка в эрленмейеровскую склянку емкостью 250 ем3 вместе с 75 о3 ксилола, насыщенного водой. При нагревании вода перегоняется вместе с ксило­лом, а дестиллат можно количественно собрать в мензурку с воронкообразным или грушевидным горлом. Количество воды можво таким ооразом легко отсчитать по делениям, так как эфирное масло растворяется в ксилоле 12.

Обычно все последующие анализы древесины производятся на воздушно сухих образцах, влажность которых точно определена. Дальнейшие результаты перечисляются на сухое вещество.

Определение летучих масел. В некоторых случаях бывает желательно опре­делить содержание в древесине лоту них масел. 111 о р г е р предлагает следующий метод: сначала определяют влажность древесины с помошыо ксилола: затем отвеши­вают 10 опилок в точно взвешенной широко гордой склянке ЭрледмеИгра. снабжен­ной стеклянной пробкой. Мосле этого стеклянную пробку заменяют резиновой с двумя отверстиями, в которые вставляются две трубки," одна из них доходит почти до дян сосуда и служит для впуска пара, а другая служит отводной трубкой для соединения с холодильником. Склянка нагревается на масляной бане до тем­пературы НО3, и пар пропускается до тех пор, пока все эфирное йаело не пере — гонится. После этого вынимают резиновую пробку и в склянку смывают все частицы ortii. Tifir. приставшие к трубкам, пробке и т. ,;. Нагревание склянки на масляной бщу продолжаете я до удаления почтя всей воды. Испарение можно ускорить, веда fin иод уменьшенным давлением. После этого склянку следует начисто вы­тереть л высушить до постоянного веса, закупорив ее вновь стеклянной пробкой. Та кпд ибразом находят вес сухой древесины. Разница между этим весом и весом in’рш (начального образца равняется воде плюс летучее масло. Количество летучего масла определяется вычитанием из этого числа количества воды, найденного отгон­кою с ксилолом.

Ill о р г е р показал, что при вычитании веса воды (полученного перегонкой с ксилолом) из общей потерн в весе при высушивании при 105 —107°, числа для офарного масла получаются значительно более нпэкие, чем в том случае, когда масло удаляется паром. Можно следовательно принять, что описанный выше метод даст более точные результаты. Если же древешаа содержит значительное коли-.

Чество других составных частей (как например муравьиной и уксусной кислот), которые улетучиваются с водяным нарюм, то весьма вероятно, что оба метода дадут повышенные результаты.

Определение по методу «нтпотного гидролиза. III о р г с р разработал стандартный метод определения летучих кислот, образующихся при нагревании древесины с разбавленной серной кислотой. Метод заключается в следующем.

Около 2 г опилок помещают в склянку Эрленмейера емкостью в 250 см3, Куда добавляются 100 at3 2,5% H2S04. Склянку соединяют с обратным холодиль­ником и содержимое осторожно кипятят в течение 3 часов, а затем дают остыть. Внутренность холодильника слегка обмывают деетнлл про ванной водой и содержи­мое скляйки переливают в измерительную склянку емкостью в 250 емй. Затем добавляют до метки дестнллщювапную воду, свободную от углекислоты, раствору дают постоять несколько часов щш чнгш естоахшшшг ft затем фильтруют.

Широко горл у к) круглодопиую колбу емкостью 750 с. и3 снабжают резиновой пробкой, в которую вставляют 1) капельную воронку; 2) стеклянную трубку оттянутую в капилляр с надетой па ней резиновой трубкой с зажимом, доходящую до дна склянки, и 3) сосуд Гокслета, соединяющийся г трубкой с расширением. Холодильник применяется обычный; к концу его присоединяется (в качестве приемника) перегонная колба емкостью 50*1 с. к 3. охлаждаемая струей воды и соединенная с нанометром л воздушным насосом.

В колбу емкостью 750 с г5 помещают несколько кусочков пемзы и вливают в нее 200 полученного ранее фильтрата (в случае лиственных пород следует применять 100c. H:’j. Затем колбу нагревают на масляной бане, температуру которой поддерживают на уровне а давление уменьшают до 40 — 50 Когда содер­жимое колбы уменьшится приблизительно до 20 ччюз капельную воронку добавляют по каплям дестиллщювапную воду с mii же скоростью, с которой проис­ходит перегонка. Когда будет отогнано 100 езг1 промытый поды, деетнллат титруют и./10Ха(ОН), применяя в качестве индикатора ф-.цодфилелп. Кслн дли перегонки взято (а) 200 еж* или (Ь) 100 с.«3 раствор;), то чис. т!;у. шебеки к еаптпм.’трип ХцЛН следует умножить соответственно при (а) n, i.V4 пли {!») на и перечислить па уксусную кислоту.

ДрСТЛЛЛЛрОВДШМЯ ВОДЯ. ПрШ^ИЯ^МЛ lliill :jT< >>I иПрГ’П’ЛсНШ!, — i "Л Ж Hi I i’IJTIi

Предварительно прокипячена для удалении yr, i;-i.’!n л^ты.

1 ‘рг. ш летучих кислот могут присутствовать мхразышза и уксусная ьтзлптм. л также не исключена возможность присутствии и других органических ьт.’л^т. Пекотг’ры:"1 исследователи приписывают уксуенун iлимиту вп-нел» ац; ‘П! ль;;;>1>: группам, присутствующим в л!|ГИ1пм идпаки. мы учтапоинлн ;; щх’.т-ушей главе, они (группы) не обязательно нвлаютсп едпнеттчшыи тт. упннмм ктдоп,!. «Кислотный гидролиз-т;люча>’т boi :;у > п-м lm > ►. л — т чv ‘ кислоту. П’-рно;к1Чллы1" присутствовавшую в дреттшн’. Ик включает j;!к.«;■ ■ летучие i."ii<x’!OTij. поучив­шиеся от частичного гидролиза аЛ;:роп. г. и.’ржащнхс;: r «mi-л;). 1фо>;>- того, стандартный кислотный пиролиз за четное разложн;;;-‘ древесины,

И часть летучих кислот может образован..;) пизшо зри лшм процессе. ^ззи’рк — мептальпью данные показывают, что шоедиры — п. рта лр’-вп-ины дшот снобо;пие летучие кне. тоты без применения егрпой кислота — v;v нри простор обработке холодной водой. Некоторые сорта др^витш;.! и уед. иашх :лк’ллт. и чм гидролиза но Ш о р г е р у теряют до I/3 iwfo uepmei. e издан но веса. С увеличением зре­лости кислоты отдельные сорта дрекеенны увеличивают выходы уксусной кислоты. — Это было показано Шоргером иа примере ‘,одтий березы: 2.5%-пая сериал кислота (согласно стандартному методу) дала З. УИ% уигусной кислоты: 5%-наи серная кислота дала 4,31% уксусной кислоты, а 10%-ная серная кислота дала 4.53% летучих кислот.

Определение азота. Это определение в американской практике редко при­меняется. Азот в древесине можно определить, обрабатывая 0,7 г образца по методу Г у н и и н г а, являющемуся видоизменением метода Кьельдалл. Резуль­таты перечисляют на белок, умножая процентное содержание азога на 6,25 1S.

Определение золы 14. Содержание минеральных веществ в древесине можно определить сжиганием образца в плоской платиновой чашке в муфельной печи при темно-красном калении. Для достижения полного сгорания полезно содержимое чашки время от времени перемешивать. После взвешивания золы можно сделать пробу на несгоревший углерод обработкой минерального остатка разбавленной НС!. Если сгорание неполное, то присутствие углерода обнаружится по появлению черного вещества, взвешенного в жидкости. Швальбе и 3 и б е р 15 пред­лагают применить небольшие количества азотно-кисдого аммония или 3%-пую НаОг для окисления упорно остающегося угля.

Золу можно апализнровать для определения ее различных минеральных составных частей. О присутствии этих веществ в древесной золе было уже упомя — путо в предыдущей главе.

Определение экстрактивных веществ. Растворимые в эфире веще­ства, присутствующие в древесине, состоят главным образом нз жиров, смод И масел, и могут быть определены экстрагированием эфиром 3 — 4 г размель­ченной древеснны в экстракторе Сокслета в продолжение 4—5 часов и взвеши­ванием остатка после испарения растворителя 1в. Шоргер пытался также произвести этот опыт, определяя потерю в весе экстрагированной древесины, однако ему не удалось получить надежных результатов,

Б число растворимых в эфире экетрзктивных веществ включают различные сорта воска, однако у нас все еще пет экспериментальных данных, доказывающих присутствие в древесине настоящего воска.

Б обтем древесина хвойных дает гораздо более высокий процент веществ, растворимых в эфире, чем древесина лиственных, хотя из этого правила существуют — многочисленные исключения. Американская липа, содержащая полувысыхающее масло, дает в среднем 2% растворимых в эфире веществ, а среднее количество растворимых в эфире веществ, которое дает западная лиственница, много ниже 1%.

Растворимые в щелочах вещества определяются по П1 о р — г е р у обработкой 2 г исходных опилок 100 гд* 1%-пой NaOH в стакане емкостью 250 ем3. Стакан покрывают часовым стеклом и нагревают на кипящей водяной бане в течение ровно одного часа. Содержимое стакана время от времени переме­шивают, Вещество о сто рои; но переносят затем во взвешенный тигель Руча, тща­тельно промывают дестиллнрованиоЙ водой, затем водной уксусной кислотой и опять водой, после чего тигель высушивают и взвешивают, а затем вычисляют потерю, в весе.

Ввиду того. что. щелочь не действует специфически на древесину, но действует на ряд различных составных частей ее, значение такого определения не совсем ясно. Разбавленные растворы гидрата окиси натрия удаляют часть лигнина, пентозанов и гексозанов так же, как и часть свободных кислот, присутствующих в древесине. Обработка щелочами вызывает, вероятно, частичный гидролиз сложных эфиров. Древесина лиственных, содержащая более высокий процент пентозанов, чем древесина хвойных, обычно гораздо легче поддается действию щелочей. Однако, было бы ошибочным делать вьщод,~что содержание растворимого в щелочах вещества В покрытосемянных всегда выше, чем в пшншгакых. Отдельные образцы запад — Вой желтой сосны в американской сосны по’ содержанию растворимых в щелочах веществ стоят много выше образцов орешников или сахарного югена.

Шоргер определил общее количество веществ, присутствующих в дре­весине, растворимых в холодной и горячей воде. Водой экстрагируются главным образом дубильные вещества, алкалоиды и некоторые простые углеводы. Некото­рые полисахариды (например галактаны) также удаляются в ваде коллоидного раствора. Нагревание с водой может также вызвать частичный гидролиз некоторых групп лигнина или смол, так что в водном экстракте можно встретить свободные органические кислоты и метанол. В случае древесин красильных деревьев вода растворяет также исходные вещества красителей.

Содержание веществ, растворимых в горячей воде, определяют нагреванием Е1 г размельченной древесины с 100 см3 дестиллированной воды в колбе Эрлен — мейера емкостью 300 сл3, снабженной обратным холодильником. После того как вода слабо кипела в течение 3 часов, содержимое колбы переносят во взвешенный тигель Гуча, промывают горячей водой, высушивают и взвешивают. Потеря в весе зависит от веществ, экстрагированных горячей водой. Вещества, растворимые в холодной воде, определяются настаиванием 2 г древесины в течение 48 часов с 300 е, м3 воды при комнатной температуре; при этом рекомендуется частое пере­мешивание смеси. Заканчивается этот анализ так же, как в случае определения веществ, растворимых в горячей воде. Процентное содержание веществ, экстраги­руемых холодной водой, для одного н того же образца всегда ниже, чем процентное содержание веществ, растворимых в горячей воде. Определение это также нельзя связывать с определенными составйымй частями древесины. Оно имеет ценность главным образом для указания на содержание дубильных веществ.

Методы экстрагирования, применяемые в суммарном анализе. О методах экстрагирования, применявшихся Д о р э упоминалось в предыдущих главах. При определении вещества, растворимого в бензоле, Д о р э помещал 2 г высушен­ного вс у шильном шкафу образца в эксцикциопную гильзу и подвергал его экстрагированию бензолом в течение 6 часов в аппарате Сокслета. Затем он подвергал растворитель испарению, а полученный остаток высушивал в течение одного часа и взвешивал. После этого остаток древесины в экстракциоппой гильзе подвергался дальнейшему экстрагированию Й%-ным спиртом в течение 6 часов. Затем растворитель опять испарялся, а остаток высушивала и взвешивался, как ранее. Полученный вес называется спиртовым экстрактом. Раз­личные определения Д о р э (целлюлозы, лиганна и т. д.) производились на образ­цах х в о й н о й древесины, предварительно экстрагированной по вышеописанным методам.

В случае лиственных пород Д о р э также определял растворимые в холод­ной воде вещества (в образцах древесины, уже подвергавшихся экстрагированию бензолом и спиртом) по методу, сходному с тем, который был описан Шоргером (за исключением того, что в данном случае берется 200 c.«s воды, а продолжитель­ность экстрагирования ограничивается 24 часами.) Остаток древесины (после такого экстрагирования) помещается в стакан и обрабатывается 100 см3 5%-иого КаОН в течение 24 часов. После этого он отфильтровывается в том же тпгле, кото­рый применялся при определении холодной водой, и промывается последовательно водой, разбавленной уксусной кислотой и опять водой. Потеря в весе по сравнению с предыдущим взвешиванием (т. е. взвешиванием остатка, нерастворимого в холод­ной воде) представляет вещество, растворимое в 5%-нон NaOH. Определения других составных частей древесины лиственных пород производились с пол­ностью экстрагированными образцами.

Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.

Оставить отзыв