Опубликовано в рубрике Практическое значение анализов древесины. В предыдущих главах мы обращали внимание на ограниченность различных аналитических методов, применяемых при исследованиях древесины. Их научная и практическая ценность заслуживает краткого упоминания в настоящей главе.
Нередко к полному химическому анализу древесины прибегают и тогда, когда какое-нибудь простое практическое испытание или одно-два специфических определения доставляют все требуемые сведения. Полные анализы древесины редко дают специальные сведения относительно физического использования какой — дпбо древесины. Их главное значение состоит в том, что она дают сравнительные данные (при условии применения стандартного метода), которые можно использовать для статистики или для истолкования биологических явлений.
Таким образом, они доставили цепные сведения относительно постепенного распада одних составных частей древесины и накопления других во время ее гниения. Они дали также указание на изменения, происходящие в древесине после прохождения через пищеварительный тракт морского буравца (toiedo). Были также произведены сравнительные анализы древесины до и после набега термитов (белых муравьев)1. Анализы древесины, разрушенной различными насекомыми, дадут вероятно денные сведения внтомологу. Равным образом сравнительные анализы древесины могут в будущем оказаться чрезвычайно полезными для эколога и лесовода. Многие яз этих связей между лесохимией и дру — гнми отраслями знания все еще находятся в зародыше или вообще не исследуются.
Анализы древесины позволили также лритги к некоторый заключениям относительно постепенного превращения растений в каменный уголь и помогли выяснению механизма его образования. Приведем конкретный пример: бурый лигнит (японский umoregi), происходящий из различных видов секвойи, был исследован Коматсу и У э да а. Онн нашли, что превращение древесины в «umoregi» связано с потерй 30% целлюлозы и накоплением приблизительно 25% лигнина. Результаты основывались на сравнительных аналитических данных, полученных с туземным красным деревом. Такие аналитические данные, в соединении с химическим изучением лигнина, побудили часть химиков вывести заключение, что уголь образуется из лигнина, а не из целлюлозы древесной ткани.
Чисто аналитические определения также могут иметь ценность. Определение целлюлозы по Кроссу иБивену дает нам представление о максимальном выходе делигнифицированного материала, который может быть получен при любой правильно проведенной операции варки древесины 3. Прибавим, однако, что выход целлюлозы, действительно получаемый при всех таких варках, никогда не достигает предельной величины, установленной методом Кросса иБивенанчто для оценки сырого материала, применяемого для сульфитной варки, никогда нельзя брать чисто аналитические данные без проверки их помощью опытной варки.
Определение устойчивой а-целлюлозы в целлюлозной массе практически важно для определения пригодности этого материала для фабрикации искусственного шелка, фильм (например, целлофана) или для каких-либо других фабрично — заводских процессов, при которых целлюлоза обрабатывается щелочами.
Посторонние составные части древесины часто имеют столь обширное промышленное значение, что определение количества экстрактивных веществ становится весьма важной задачей. Древесина, богатая растворимыми в эфире веществами, обычно содержит большие количества смол (как, например, ранпяя древесина южной сосны). Большой процент растворимых в воде веществ может указывать на высокое содержание дубильных веществ, красящих веществ или даже ценных, растворимых в воде, углеводов (как например галактаны западной лиственницы). Определение растворимых в воде или в щелочах экстрактивных веществ имеет также значение в смысле определения того, может ли данная древесина применяться для изготовления различных баков и пр. сосудов. Идентификация и определение летучих масел в различных живицах может, вероятно, дать энтомологу указания при изучении того, как некоторые деревья привлекают насекомых или же, наоборот, защищаются от них.
Определение метоксильных групп в древесине также представляет некоторый интерес при сухой перегонке древесины. Здесь, однако, едва ли можно установить прямую зависимость между содержанием метоксилов и выходом метилового спирта. Содержание метоксилов дает некоторые указания, но теоретические выходы никогда не достигаются на практике 4.
Следует иметь в виду, что можво разработать упрощенные аналитические методы для разрешения различных специальных вопросов, которые ставит практика. Например определение степени кислотности водных экстрактов древесины различных древесных пород, которые на открытом воздухе соприкасаются с металлами, может помочь выяснению вопроса о том, какие сорта древесины наименее способны вызвать ржавчину.
Более старые аналитически* данные. Нет необходимости приводить данные, полученные при более старых анализах древесины. Швальбе5 цитирует работу Франца Шульца и Ланге, которые определяли целлюлозу
в различных древесинах по хлоратному способу Среднее содержание целлюлозы равнялось, приблизительно, 50% от веса сухой древесины. Гюго Мюллер7 применял для определения целлюлозы бромную воду. Его результаты приведены в таблице 18. Они дают представление об общем составе древесины, причем в «ин — крусты» включены все нецеллюлозные вещества, не вошедшие в группу в е — ществ, экстрагированных водой. Эти ннкрусты нельзя, следовательно, сравнивать с лигнином, определяемым обычным путем. Дин it Тауэр, определяя целлюлозу по методу Кросса иБивена, получили результаты, в среднем равнявшиеся 53% 8. По данным других химиков содержание целлюлозы гораздо выше я часто превышает 60%.
ТАБЛИЦА 18.
АНАЛИЗЫ ДРЕВЕСИНЫ, ПРОИЗВЕДЕН РЫЕ Гюго М ЮЛ ЛЕРОК (ОПРЕДЕЛЕНИЕ ЦЕЛЛЮЛОЗЫ С ПОМОЩЬ!»
Брома).
! 1’гл :перечш;.Texu на ‘ико-.-и. Ir-} i,.f Л’м:I
|
% водно рас 7 во — ! рпичк I веществ i |
|
% целлюлоз и |
|
% Н,0 |
|
Ре* Kptsecinu |
|
% смол |
|
ЯЕКрун’ТОС- |
Бе рева…………………..
Бук……………………………..
Самшит…………………………
Червое дерево. . „ . .
Дуб………………………
Ольха……………………
Бакаут…………………………
.Американская ляпа . . .
Каштан………………………..
Сосна…………………………
Красное дерево…………….
Тополь………………………..
Пихта……………………….
Тнк……………………………..
|
12,47 12.57 12,90 9,40 13,12 10,70 10,88 10.10 12,03 12,87 12,39 12,10 13,87 11,05 11,66 |
|
55,52 45,47 48,14 29,09 39,47 54,62 32,22 53,09 52,64 53,27 49,07 62,77 56,99 43,12 55,72 |
|
28,21 39.14 35,70 48,08 34,30 31,33 35,21 29,32 28,32 28,18 27,(it 20, 26,91 3S, Jfi 28,74 |
|
2,65 2,41 2,63 12,20 2,48 6,06 3,56 5,41 4.05 9,91 2,88 1,26 3,03 2,65 |
|
1,14 0.41 0,63 2,54 0,91 0,87 15,63 3.93 1,10 1,03 1,02 1,37 0,97 3,74 1,23 |
Ива……………………………..
Данные анализов древесины лиственных и хвойных пород. В таблице 19 приедена сводка определений состава древесины американских деревьев, согласно данным, полученным Лабораторией лесных продуктов в период 1917 — 19.22 гг. Следует заметить, что ер и а лигнина, целлюлозы и веществ, растворимых в щелочах, составляет большую часть сухой древесины (9G — Ж>% общего веса).
Обычно лиственные породы дают при гидролизе более высокий выход летучих кислот, чем хвойные, а содержание пентозанов в лиственных прпмерпо вдвое выше, чем в хвойных. Хотя хвойпые в общем показывают более высокое содержание метплпентозавов, чем лиственные, такое определение имеет сомнительную ценность, и на его основе нельзя сделать никаких общих выводов. Содержание метоксила в хвойных значительно ниже, чем в лиственных.
Целлюлозы, изолированные-по методу Кросса и Бнвеиа как из хвойных, так и из лиственных пород, удерживают от 40 до 65% веществ первоначальной древесины, дающих фурфурол. «Фракция целлюлозы», изолированная из древесины лиственного дерева, обычно удерживает немного больше пентозанов, первоначально присутствовавших в древесине, чем фракции целлюлозы, изолированные из древесины хвойных пород. Целлюлоза Кросса и Бивена
13 лиственных пород часто удерживает в два с половиной раза больше пентозанов, чем целлюлоза Кросса и Бивеиа, полученная из хвойных. После внесения надлежащей поправки на эти дающие фурфурол вещества в целлюлозе Кросса и Бивена, цифры для «свободной от пентозанов целлюлозы» в случае хвойных обычно выше, чем в случае лиственных. Однако, изучение благовонного кедра показывает, насколько опасно производить обобщения: древесина этого кедра дзет при анализе необычайно высокие значепия для лишила (почти 38%) и соответственно низкие выходы целлюлозы Кросса н Бивена. (-Исправленные на пентозаны» значения для целлюлозы нз благовонного кедра приближаются тогда к 37%, что близко напоминает значения для месквита —лиственного дерева, древесина которого весьма бедна целлюлозой.
Аналитические различия между сердцевиной и заболонью. В таблице 20 суммированы данные о составе сердцевины и заболонн различных образцов, полученные по методам, выработанным Лабораторией летных продуктов Р и т т е р и Ф л е к* нашли, что в случае хвойных пород содержание растворимых в щелочах, воде и эфире составных частей в сердцевине больше, чем в заболони, и что (за исключением лигнина белого кедра) целлюлозы и лигнина в сердцевине меньше. Гораздо труднее производить обобщение в случае лиственных пород.
У некоторых лиственных пород (как например у дуба) процент экстрактивных веществ в сердцевине выше, чем в заболони. У этих же лиственных пород содержание целлюлозы в сердцевине ниже, чем в заболони. У других лиственных пород (как например у земляного орешника) процент экстрактивных веществ в заболони выше, чем в сердцевине, а содержание целлюлозы в заболони соответственно ниже. В большинстве случаев как у хвойных, так в у лиственных, уксусной кислоты, полученной при гидролизе, бывает больше в заболони.
Аналитическое различие между весенней и летней древесиной. Результаты анализов весепней н лету ей древесины1" приведены в таблице 21. Лигшпг в иесеп — ней древесине присутствует в ббльпгих количествах, чем в летней. Это объясняется тем, что средняя пластинка (состоящая нз лигнина) в клеточных стенках весенней древесины образует более значительную часть древесного вещества, чем в толстых клеточных стенках летней древесины, В общем процент цел л id лозы (как целлюлозы Кросса и Бивена, так и свободной от пентозанов целлюлозы) в летней дргБшше значительно выше, чем в весенней, хотя из этого правила существует несколько исключений.
Суммарные аналитические данные. В нижеследующей таблице 22 приведены аналитические даиные, собранные Д о р э11 для древесины различных американских деревьев.
ТАБЛИЦА 22.
Сгмтгиыв авхлнзы дркееспм некоторых л мешка неких деревьев (дорэ).
|
. s i ! |
|
Сглча 101,50 101,54 102.41 |
|
Zfil 3,49 1,86 |
|
3,21 6,37 E, ea |
|
0,50 O. TS 0,50 |
Краевое дерево. Ж сита;] сосна. . Сахарная сосна.
|
£ 2 |
■ s |
|
|
. f а |
« e |
|
|
Gc-s |
||| |
Й H |
|
V S •л W tu ^ Ad |
Ifi ® S |
A |
|
0,34 |
4,30 |
54,86 |
|
2,22 |
1,4» |
57.72 |
|
2,84 |
1,90 |
59,1Ь |
|
34,50 : 28,47 I 29,501 |
|
145 |
Вспомним, что метод Дорэ, применимый к древесине хвойных, не под ходит для анализа древесины лиственных. Следующие данные, полученные Дорэ с дубок (Q. agrifolia), показывают возможность суммарного анализа древесины лиственных пород по измененному методу, описанному на стр. 102 в гл. t: бензоловый экстракт 0,52%; сплртовый экстракт 4,52%; вещества, растворимы^ в холодной воде 3,32%; растворимые в 5%-пом NaOH 19,53%; целлюлоза 47,40%; лигнин 21,14%; пентозаны 1,97%; маинанов (не экстрагироваиных) пет ; галактаны (не экстрагированные) 1,56%; итого 100,55%.
Еще интереснее данные, которые указывают на распределение в различных составных частях древесины красного дерева и дуба групп, дающих фурфурол, «етоксильные группу и уксусную кислоту (обозначенную ЛсОН).
Как и в случае результатов, полученных Лабораторией лесных продуктов, в целлюлозе Кросса к Бивена’ остается примерно 50% общего количества составных частей древесины, дающих фурфурол. В случае красного дерем большая часть остаточных веществ, дающих фурфурол, удаляется хлорированием, тогда как в случае дуба экстрагирование NaOH, предшествующее определению целлюлозы, удаляет около 50%, этих веществ. Пред л ожегший Д и р э метод изолирования лнгннна дает препарат, практически свободный от пентозанов. В случае красного дерева все содержание метоксила в древесине заключается во фракции лигнина; в случае дуба часть метокисдив теряется во время экстрагирования древесины (вероятно благодаря действию щелочей). Однако этим количественный данным нельзя придавать слишком большого значения вследствие тех трудностей, которые встречались при получении сходных результатов в двух повторных определениях.
Т Л Б.111 Цд 23.
Расисвдлг. нпк груш: в состлваих члетнх древвспни красного ды-еш п д! liii (До ps —
|
Вщол ф)-|>- Ij.: г " ‘I |
|
Il]SOTPr^JlT Rfny |
|
Fji ioioi: dtprto; Hi! o(!])i:(livraiiiiaj[ древвгпии. . . UcM. im. m.ta…. !’аетв.-1]-м,|, i;o. iуч. upR xjopupou — Лишни . . ‘………… |
|
Л-1′У. Iloimpantiraiman Д )!- — ео;1 на, . . I!<4JJ(M03IL. . ………………. Im. iyn. при XJOplIpor, ,1 [i; el ]] eft ………………………………………………. |
»'( т.-‘-‘ >■■ ;> к г:/■ V F ■ Г
|
HfiOLlvLH oCttLfm ■ ио’ьН’пчгйл летучи jMsr. iOT
],H> llCT .,[>3 |
^ Аналэтичезнче даняыз, палученныг из древесины иноземных деревьев.
1. Г е р м а пс к не деревья. Методы НЕ з а л ь б а и Бекксра Дали результаты, приведенные в нижеследующей таблице (24). В общем эти ро^у. чмелы вполне сходны с цечультатамц, полученными в лаборатории Меди со и а.
Совершенно друп:е результаты" получены по методу К е н и г а и!> е к — ке раЧ Ввиду того, что чистая или •орто>-целлюлоза определяется по разности и определение гемицеллюлозы не стандартизовано, а изменяется в зависимости
14(1 от исследуемой древесины, результаты эти нельзя сравнивать с предыдущими. Эти данные являются результатами суммарного анализа, отличного от метода анализа, разработанного Д о р э. Если мы сложим проценты белков, золы, смол, всех пентозанов, гемицеллюлозных гексозанов, лигшша и «очищенной» целлюлозы, то сумма будет равняться 100%. Равным образом, если сложить нроцйнты белкой золы, смолы, гемицеллюлозных гексозагыв и тшцеялюлозпых пептозано;;. лигшша и сырой целлюлозы, то сумма будет равняться 100%.
За последнее десятилетие в литературе появлялись лишь отрывочные ж:- лятические данные, и поэтому в ппжеследующнх параграфах мы приводим только краткие сводки наиболее современных результатов. Мы не пытались дать полный перечень аналитических данных.
TAIUHUA 3i.
|
Ель |
Анлдил дрквксини епгопийскчх де1’/:иЬе;в!11пл,1:.:;1! ц Ьеккер).
|
Процент золы……………. |
0,7 7 |
■ |
1,17 |
0,32 |
; ■>,.!. |
|
(а) Процент ноществ, раствори |
I |
||||
|
Мые и афицс……. |
0,78 |
1,02 |
0.31 |
1,08 |
I Г],71 |
|
1Ь) 11[л,||.(‘:.т i;e:ii. ecTB, расг!;г>ргт- ■ |
|||||
|
MEJ* it riL! ip’!4* ,,….. |
1..V2 |
1,53 |
L. M |
2,08 |
! 1,00 |
|
1 a -; -1;)…………………… . , ; |
2,30 |
3,45 |
2ДЙ |
3.10 |
! I. A) . |
|
IlpiUJOilT I’lJlUC’Tll, p, l;"riIl’lTJUMi.!JC ‘ |
|||||
|
» емесп cunfva и oiiiuo. ia. . |
2,’!4 |
3,:’2 |
1,20 |
2,87 |
|
|
Метельное iwo……. |
2,3’i |
Й, 20 |
; 2.77 |
||
|
Пропоит пектина uietoj Феллс!!- ‘ |
1,22 |
I 1 ил |
|||
|
Cppra)………………………. , |
],l! |
||||
|
Уксус тя каглота (Meroi к"плот |
■ |
||||
|
Ного гидролиза [Hoj)r"i;.’V’ . . |
1,44 |
1.4o |
2,31 |
4,17 |
4,’г. |
|
Процент asuTa……. |
0,1 i |
0.1.4 |
T>,17 |
0,10 |
‘М- |
|
. i"e. iK;i…….. |
O, o;) |
0,ч0 |
T,0". |
0,03 |
|
|
[и’н’гчьчяов …… |
11.0 |
11,02 |
2 1,Ь0 |
2:1.7"x. |
27,07 |
|
Merit. iiifiiTO. jaiii-ij! . . |
2 2 a |
L02 |
Ii. S t |
||
|
ИГЛ.1 JO-‘ЮмГ. Т L [[ ■ IJiCMMLl….. i |
.:3,1:’.". |
14. ;ti |
|||
|
(‘Ftuuc. lllOli ОТ U.^ITfrri-n |
|||||
|
ILi: …………………. |
5T, S.l |
54,2"> |
I) |
47.11 |
■ 45.a=t |
|
.Tin i!::r;:i……,’ |
2 •’ |
22.(4 |
Io.24 |
||
|
TiiWAmvcx’M Остыя. 1 |
О i; e ;i п к у |
Прот1:.;в:."! |
Ряд аиали- |
|
MC.-1* JLitik ) |
|
■ Сосна Г. ув (Pi;-us i sll- IVLrstri.-* L.’l; va! ica I,-1 |
|
, ‘ I ‘ toew. ifr j ■ (p0pnli;s j ■ ,v Mr;.L-t 1 |
|
; ‘ — h. I L Alsii L) |
Зов, охватывает;-л vpcM. которые произрастают в лршшпг?. Ьго определения включал;:: вла-^мль еещестаа, растворимые в воде < дубильные и «лгдуб!;зг.- иые> вещества и а-му.
Дртгмиа vu;;ii;ra Р> а л ь б е р rIJ исглсдовал шведскую пгку
И ель. Ун определил c№p’:-;aiine смоли и ти-л. и’.мози. Последняя определялась при позади бисульфата и 6po. ua.
|
14: |
Дршханм пыжких оц^тв. И а к а м у р a 15 произвел анализ дрёптты двух хвойных деревьев из КлраФуто: slo-wrcy (IVea aianensb) и P! .;vy (Abies sachaicr^is). Unp№.ii’na:i включали золу. белки. сжсш, липши, т-пц — ашы, гетманы и целлюлозу. Тодо-магсу год^р^гпт больше пентозанов п меньше целлюлозы. чем зто-матсу. М н у р а 10 определил содержание метоксила в древе с а не 29 главных пород лесных деревьев Японии.
Ю*
|
Пихта, . Пихта, Сосва. Береза. Берева. Тополь Тоооаь Бук. . Ясень. Нел Ольха |
|
ТАБЛИЦА 25. РкЗПЬТАТН АНАЛИЗОВ ДРЕВЕСИВЫ ЕВРОПЕЙСКИХ ДЕРЕВЬЕВ (К 3 > в г в В е к в в р]. |
|
11,48 Я. С" Ю, ад 2£,86 24.01 21,88 22,71 24.30 23,68 23.31 22,91 |
|
1,10 0,42 0,53 0,68 0,4<т> 1.31 0,84 0,96 0,83 0,83 0.49 |
|
Продолжение.
|
Древесина британских колониальных дерете. Ашиитичташу изучению подверглась древшша различпых деревьев британской Гвианы 17. Химические анализы включали определение % золы it целлюлозы, а также измерения длины волокон, что требовалось для определения пригодности данной древесины б тшеле — буиаднош производстве. Была также произведены анализы древесипы трех деревьев из британского Гондураса1®. Таким образом, была исследована древесина куам (Schizotobim), белого мохо (Hibiscus sp.) и нолакового дерева (Ocbroma
Яр.).
И п г л и ш 19 анализировал образец Pelophonnn afrkanum, применяя метод Ш о р г е р а. Высушенная в сушильном шкафу древесина содержала: 0,85% золы. 9,55% веществ, растворимых в холодной воде, 12,29% веществ, растворимых в горячей воде, 0,17% веществ, растворимых в эфире, 4,19% уксусной кислоты, 21,2% пентозанов, 1,3% метил-иентозаиов и 59,3% целлюлозы К р о с е и я Б п в е н а, содержавшей 9,42% пентозанов.
Древесина деревьев французской заладят Африки. Хейм и его сотрудники30 получили с древесиной западно-африканских деревьев, высушенной в сушильном шкафу, следующие результаты (табл. 26).
ТАБЛИЦА 26.
|
„При" (берег Слоновой! костя) …………………… „Ако" (берег Слоновой кома)……………… . „Самба" (берег Слоновой востп) . …………………. |
Авлавэы ДРЕВЕСИНЫ ДЕРЕВЬЕВ М «ЧИЦТЗСКОЙ ЗАПАД ВО 8 АфРВКИ.
|
Н&учпое паававпв |
% 30.1Ы |
% смол, жиров 11 лр- |
% целлкь> дозы |
% д№я |
|
Sarcocephatus escu — lentus |
0,2 |
0,96 |
67,48 |
31, Зв |
|
Eriodendron aafrac — tuosum D. C. |
5,9 |
0,62 |
68,3 |
25,80 |
|
Mitragyo. i rnacro- phylla |
0,77 |
0,60 |
70,0 |
28,62 |
|
Fimetumia africnna Hiera |
0,98 |
0,63 |
65,0 |
|
|
Aotiaris africana Lingler |
1,57 |
0,54 |
65,0 |
32,89 |
|
Triptochiioa John- soni С. H. Wright |
— |
0,56 |
59,0 |
|
Дерев» .Д’ибо" Сберег Слоновой |
