40

Тема: ХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ДРЕВЕСИНЫ

Лабораторная работа № 9

ОПРЕДЕЛЕНИЕ МЕДНОГО ЧИСЛА ЦЕЛЛЮЛОЗЫ

Цель работы: определить восстанавливающие свойства (медное число) целлюлозы.

Теоретическая часть

Природная целлюлоза характеризуется незначительным содержанием карбонильных групп. При получении технической целлюлозы из растительного сырья в процессах варки и отбелки увеличивается число концевых альдегидных групп и появляются неконцевые альдегидные, а также кетонные и карбоксильные группы. Это связанно с гидролитической и окислительной деструкцией макромолекул целлюлозы и окислением спиртовых групп.

Для определения восстанавливающих альдегидных групп в целлюлозе широкое применение получил метод определения медного числа. Медным числом целлюлозы называют количество меди в граммах, восстанавливаемой из двухвалентного состояния в одновалентное и осаждаемой в виде закиси меди Cu2O в стандартных условиях в перерасчете на 100 г абсолютно сухой целлюлозы. Данную реакцию можно выразить в следующем виде:

Этот метод используют не только для определения числа альдегидных групп, но и для качественной характеристики длины цепей и её изменения в результате окислительной деструкции. Очищенная хлопковая целлюлоза имеет медное число не более 0,17, а древесные целлюлозы – 2…3 и более.

Реактивы и оборудование

1.Древесная беленая целлюлоза.

2.Раствор сернокислой меди (62,5 г в 1 л воды) – раствор I.

3.Раствор виннокислого натрия-калия, смешанный с раствором NaOH – раствор II.

41

4.Раствор железоаммонийных квасцов (100 г с 140 г серной кислоты в 1 л воды) – раствор III.

5.Индикаторная бумага.

6.4 н раствор серной кислоты.

7.0,04 н раствор перманганата калия.

8.Коническая колба на 250 мл и колбы на 50 мл.

9.Часовое стекло.

10.Стеклянный фильтр № 1.

Экспериментальная часть

Навеску около 1 г воздушно-сухой целлюлозы помещают в коническую колбу емкостью 250 мл, заливают 20 мл дистиллированной воды и нагревают до кипения. В две сухие колбы ёмкостью по 50 мл наливают из бюреток по 20 мл растворов I и II, нагревают до кипения и сливают вместе. Образовавшийся темно-синий раствор выливают в колбу с целлюлозой и кипятят в течение 3 мин. Колбу во время кипячения прикрывают часовым стеклом. После кипячения часовое стекло обмывают 50 мл дистиллированной воды, сливая её в колбу, после чего колбу быстро охлаждают холодной водой. Затем жидкость отфильтровывают через стеклянный пористый фильтр № 1 или фарфоровую воронку с плотным бумажным фильтром, применяя отсос. Целлюлозу с остатком закиси меди переносят на фильтр и промывают горячей водой до нейтральной реакции по фенолфталеину. При этом необходимо следить, чтобы целлюлоза с осадком Cu2O во избежание окисления последнего кислородом воздуха всегда находилась под водой. Затем стеклянный фильтр с промытой целлюлозой и осадком Cu2O, покрытыми водой, переносят на другую чистую отсосную колбу и растворяют закись меди в 15 мл раствора сернокислого железа (III) без отсоса, перемешивая содержимое фильтра стеклянной палочкой. После этого жидкость отфильтровывают, применяя отсос. Целлюлозу в фильтре обрабатывают ещё раз 15 мл раствора сернокислого железа. Затем промывают 4 н раствором серной кислоты (двумя порциями по 30 мл) и дистиллированной водой до отрицательной реакции на железо (проба с роданистым аммонием NH4СSN не должна давать красного окрашивания). Фильтрат титруют 0,04 н раствором перманганата калия до появления устойчивой розовой окраски раствора.

42

Медное число, г на 100 г абсолютно сухой целлюлозы, рассчитывают по формуле

где V – объем 0,04 н раствора перманганата калия, израсходованный на титрование, мл; 0,00254 – масса меди, соответствующая 1 мл 0,04 н раствора перманганата калия, г; m – масса абсолютно сухой целлюлозы, г.

Лабораторная работа № 10

Определение содержания лигнина в древесине

Цель работы: получить из древесных опилок лигнин и определить его количество.

Теоретическая часть

Лигнин представляет собой комплекс ароматических нерегулярных полимеров, построенных из фенилпропановых звеньев. Макромолекула лигнина образована не из однородных структурных единиц, а из нескольких различающихся производных фенилпропана. Многообразие связей, возникающих между структурными элементами при образовании лигнина в растениях, приводит к полимеру с нерегулярным строением.

Лигнины различных растений заметно отличаются друг от друга. Различают лигнины хвойной древесины, лигнины лиственной древесины и лигнины травянистых растений. Лигнины накапливаются в растениях в процессе лигнификации в серединной пластинке и в клеточной стенке. Окончание процесса лигнификации обычно совпадает с прекращением жизнедеятельности клетки.

Лигнин, содержащийся в растительных тканях, легко изменяется под влиянием повышенной температуры и различных реагентов. Природный лигнин легко окисляется. На этом свойстве лигнина основаны процесс отбелки целлюлозы и получение ряда ценных продуктов.

43

Содержание лигнина в древесине и другом растительном сырье преимущественно определяют прямыми способами. Они основаны на выделении лигнина удалением экстрактивных веществ соответствующей экстракцией и полисахаридов гидролизом концентрированными минеральными кислотами.

Реактивы и оборудование

1.Обессмоленные древесные опилки с известной зольностью.

2.40 %-ный раствор хлорида цинка.

3.37 %-ный раствор соляной кислоты.

4.Стакан на 200 мл.

5.Водяная баня.

6.Колба на 500 мл с обратным холодильником.

7.Стеклянный фильтр № 3.

Экспериментальная часть

2…3 г древесных опилок, предварительно освобожденных от экстрактивных веществ, с известной влажностью помещают в стакан ёмкостью 200 мл, заливают 20 мл 40 %-ного раствора хлорида цинка в 37 %-ной соляной кислоте. Содержимое стакана тщательно перемешивают стеклянной палочкой. Стакан ставят на водяную баню с температурой 45оС и выдерживают в ней 30 мин. Затем содержимое стакана разбавляют водой и переносят в колбу на 500 мл. Общее количество прибавленной воды должно быть 380 мл.

Раствор кипятят с обратным холодильником в течение часа, после чего содержимое колбы фильтруют через предварительно взвешенный стеклянный фильтр № 3. Остаток на фильтре промывают несколько раз водой и сушат при температуре 105 оС до постоянной массы. Содержание лигнина (в %) в исследуемом образце древесины вычисляют по формуле

где m1 – масса фильтра с лигнином, г; m2 – масса пустого фильтра, г;

Kэ – коэффициент экстрагирования органическим растворителем; m – масса абсолютно сухой древесины, г.