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Química da Madeira



COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA
Componentes químicos
   Em relação a composição química elementar da
    madeira, pode-se afirmar que não há diferenças
    consideráveis, levando-se em conta as madeiras de
    diversas espécies.
   Os principais elementos existentes são o Carbono
    (C), o Hidrogênio (H), o Oxigênio (O) e o Nitrogênio
    (N), este em pequenas quantidades.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

A análise da composição química elementar da madeira de
diversas espécies, coníferas e folhosas, demonstram a seguinte
composição percentual, em relação ao peso seco da madeira


Elemento         Percentagem
 C                 49 – 50%
 H                     6%
 O                  44 – 45%
 N                  0,1 – 1%
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Além destes elementos encontram-se
pequenas quantidades de Cálcio (Ca),
Potássio (K), Magnésio (Mg) e outros,
constituindo as substâncias minerais
existentes na madeira.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Substâncias macromoleculares
Do ponto de vista da análise dos componentes da
madeira, uma distinção precisa ser feita entre os
principais      componentes      macromoleculares
constituintes da parede celular:
Celulose
Polioses (hemiceluloses), e
Lignina
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

que estão presentes em todas as madeiras, e os
componentes minoritários de baixo peso molecular,
extrativos e substâncias minerais, os quais são
geralmente mais relacionados a madeira de certas
espécies, no tipo e quantidade. As proporções e
composição química da lignina e polioses diferem
em coníferas e folhosas, enquanto que a celulose é
um componente uniforme da madeira.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Composição Média de Madeiras de Coníferas e Folhosas

Constituinte          Coníferas        Folhosas
Celulose               42 ± 2%            45 ± 2%
Polioses               27 ± 2%            30 ± 5%
Lignina                28 ± 2%            20 ± 4%
Extrativos               5 ± 3%            3 ± 2%
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Em madeiras oriundas de zonas temperadas, as
porções dos constituintes alto poliméricos da parede
celular, somam cerca de 97~99% do material
madeira. Para madeiras tropicais este valor pode
decrescer para um valor médio de 90%. A madeira é
constituída de cerca de 65 a 75 % de polissacarídeos.
Ultraestrutura da parede celular


                      LM = lamela Média
                      P = Par ede Pr imár ia
                      S1 = Camada 1 da
                        Par ede Secundár ia
                      S2 = Camada 2 da
                        Par ede Secundár ia
                      S3 = Camada 3 da
                        Par ede Secundár ia
                      W = camada
                        ver r ugosa (war t s)
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Celulose
É    o     componente     majoritário,  perfazendo
aproximadamente a metade das madeiras tanto de
coníferas, como de folhosas.
Pode ser brevemente caracterizada como um
polímero linear de alto peso molecular, constituído
exclusivamente de β -D-glucose. Devido a suas
propriedades químicas e físicas, bem como à sua
estrutura supra molecular, preenche sua função
como o principal componente da parede celular dos
vegetais.
Formação da parede celular

                    •   Molécula de
                        glucose
                    •   Celubiose
                    •   Moléculas de
                        celulose
                    •   Fibrila elementar
                    •   Microfibrila
                    •   Macrofibrila
                    •   Fibra ou célula
exemplo

         CH2 OH                                   CH2 OH                OH
                  O                 OH                         OH
                      OH                                   O
O                                                                                O
                      O                      O                 O
    OH                                       OH                              O
           OH                            O           OH             CH2OH
                           CH2 OH
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Polioses (hemiceluloses)
Estão em estreita associação com a celulose na
parede celular. Cinco açucares neutros, as hexoses :
glucoses, manose e galactose; e as pentoses : xilose
e arabinose, são os principais constituintes das
polioses. Algumas polioses contém adicionalmente
ácidos urônicos. As cadeias moleculares são muito
mais curtas que a de celulose, podendo existir
grupos laterais e ramificações em alguns casos. As
folhosas, de maneira geral, contém maior teor de
polioses que as coníferas, e a composição é
diferenciada.
exemplo
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Lignina
É a terceira substância macromolecular componente
da madeira. As moléculas de lignina são formadas
completamente diferente dos polissacarídeos, pois
são constituídas por um sistema aromático
composto de unidades de fenil-propano. Há maior
teor de lignina em coníferas do que em folhosas, e
existem algumas diferenças estruturais entre a
lignina encontrada nas coníferas e nas folhosas.
exemplo
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Do ponto de vista morfológico a lignina é uma
substância amorfa localizada na lamela média
composta, bem como na parede secundária. Durante
o desenvolvimento das células, a lignina é
incorporada como o último componente na parede,
interpenetrando as fibrilas e assim fortalecendo,
enrijecendo as paredes celulares.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Substâncias Poliméricas Secundárias
Estas são encontradas na madeira em pequenas
quantidades, como amidos e substâncias pécticas.
Proteínas somam pelo menos 1% das células
parenquimáticas da madeira, mas são principalmente
encontradas nas partes não lenhosas do tronco,
como o câmbio e casca interna.
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

Substâncias de Baixo Peso Molecular
Junto com os componentes da parede celular
existem numerosas substâncias que são
chamadas de materiais acidentais ou
estranhos da madeira.
Substâncias de Baixo Peso Molecular
Materiais acidentais

 Estes materiais são responsáveis muitas vezes
 por certas propriedades da madeira como:
 cheiro, gosto, cor, etc.
 Embora estes componentes contribuem somente
 com uma pequena porcentagem da massa da
 madeira, podem apresentar uma grande
 influência nas propriedades e na qualidade de
 processamento      das    madeiras.      Alguns
 componentes, tais como os íons de certos metais
 são mesmo essenciais para a árvore viva.
Substâncias    de    Baixo      Peso     Molecular
Materiais acidentais

As substâncias de baixo peso molecular pertencem a
classes muito diferentes em termos de composição
química e portanto há dificuldades em se encontrar
um sistema claro e compreensivo de classificação.
Uma classificação simples pode ser feita dividindo-
se estas substâncias em material orgânico e
inorgânico.
Substâncias de Baixo Peso Molecular
Materiais acidentais

 O material orgânico é comumente chamado de
 extrativos, e a parte inorgânica é sumariamente
 obtida como cinzas.
 No que concerne a análise é mais útil a distinção
 entre as substâncias na base de suas
 solubilidades em água e solventes orgânicos
COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA

 Os principais grupos químicos que compreendem as
 substâncias de baixo peso molecular são:
a. Compostos aromáticos (fenólicos) - as
  substâncias mais importantes deste grupo
  são os compostos tanínicos que podem ser
  divididos em : taninos hidrolisaveis e
  flobafenos condensados, além de outras
  substâncias como estilbenos, lignanas e
  flavonóides e seus derivados.
substâncias de baixo peso molecular

b. Terpenos - englobam um grande grupo de
  substâncias     naturais, quimicamente
  podem ser derivados do isopreno. Duas
  ou mais unidades de isopreno constituem
  os mono - sesqui - di - tri - tetra e
  politerpenos.
substâncias de baixo peso molecular

c. Ácidos alifáticos - ácidos graxos saturados
e insaturados são encontrados na madeira
principalmente na forma dos seus ésteres
com glicerol (gordura e óleo) ou com álcoois
(ceras). O ácido acético é ligado as polioses
como um grupo éster. Ácido di e hidroxi-
carboxílico ocorrem principalmente como
sais de cálcio.
substâncias de baixo peso molecular

 d. Álcoois - a maioria dos álcoois
 alifáticos na madeira ocorrem com
 componentes éster, enquanto que os
 esteróis aromáticos, pertencentes aos
 esteróides,     são       principalmente
 encontrados como glicosideos.
substâncias de baixo peso molecular
e. Substâncias inorgânicas - os componentes
minerais das madeiras são predominantemente
Ca, K e Mg.

f. Outros componentes - mono e dissacarídeos
são encontrados na madeira somente em
pequenas quantidades, mas ocorrem em altas
porcentagens no câmbio e na casca interna.
Pequenas quantidades de aminas e eteno são
também encontrados na madeira.
Final
Composicao quimica madeira

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Composicao quimica madeira

  • 1. Química da Madeira COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Componentes químicos  Em relação a composição química elementar da madeira, pode-se afirmar que não há diferenças consideráveis, levando-se em conta as madeiras de diversas espécies.  Os principais elementos existentes são o Carbono (C), o Hidrogênio (H), o Oxigênio (O) e o Nitrogênio (N), este em pequenas quantidades.
  • 2. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA A análise da composição química elementar da madeira de diversas espécies, coníferas e folhosas, demonstram a seguinte composição percentual, em relação ao peso seco da madeira Elemento Percentagem C 49 – 50% H 6% O 44 – 45% N 0,1 – 1%
  • 3. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Além destes elementos encontram-se pequenas quantidades de Cálcio (Ca), Potássio (K), Magnésio (Mg) e outros, constituindo as substâncias minerais existentes na madeira.
  • 4. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Substâncias macromoleculares Do ponto de vista da análise dos componentes da madeira, uma distinção precisa ser feita entre os principais componentes macromoleculares constituintes da parede celular: Celulose Polioses (hemiceluloses), e Lignina
  • 5. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA que estão presentes em todas as madeiras, e os componentes minoritários de baixo peso molecular, extrativos e substâncias minerais, os quais são geralmente mais relacionados a madeira de certas espécies, no tipo e quantidade. As proporções e composição química da lignina e polioses diferem em coníferas e folhosas, enquanto que a celulose é um componente uniforme da madeira.
  • 6. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Composição Média de Madeiras de Coníferas e Folhosas Constituinte Coníferas Folhosas Celulose 42 ± 2% 45 ± 2% Polioses 27 ± 2% 30 ± 5% Lignina 28 ± 2% 20 ± 4% Extrativos 5 ± 3% 3 ± 2%
  • 7. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Em madeiras oriundas de zonas temperadas, as porções dos constituintes alto poliméricos da parede celular, somam cerca de 97~99% do material madeira. Para madeiras tropicais este valor pode decrescer para um valor médio de 90%. A madeira é constituída de cerca de 65 a 75 % de polissacarídeos.
  • 8. Ultraestrutura da parede celular LM = lamela Média P = Par ede Pr imár ia S1 = Camada 1 da Par ede Secundár ia S2 = Camada 2 da Par ede Secundár ia S3 = Camada 3 da Par ede Secundár ia W = camada ver r ugosa (war t s)
  • 9. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Celulose É o componente majoritário, perfazendo aproximadamente a metade das madeiras tanto de coníferas, como de folhosas. Pode ser brevemente caracterizada como um polímero linear de alto peso molecular, constituído exclusivamente de β -D-glucose. Devido a suas propriedades químicas e físicas, bem como à sua estrutura supra molecular, preenche sua função como o principal componente da parede celular dos vegetais.
  • 10. Formação da parede celular • Molécula de glucose • Celubiose • Moléculas de celulose • Fibrila elementar • Microfibrila • Macrofibrila • Fibra ou célula
  • 11. exemplo CH2 OH CH2 OH OH O OH OH OH O O O O O O OH OH O OH O OH CH2OH CH2 OH
  • 12. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Polioses (hemiceluloses) Estão em estreita associação com a celulose na parede celular. Cinco açucares neutros, as hexoses : glucoses, manose e galactose; e as pentoses : xilose e arabinose, são os principais constituintes das polioses. Algumas polioses contém adicionalmente ácidos urônicos. As cadeias moleculares são muito mais curtas que a de celulose, podendo existir grupos laterais e ramificações em alguns casos. As folhosas, de maneira geral, contém maior teor de polioses que as coníferas, e a composição é diferenciada.
  • 14. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Lignina É a terceira substância macromolecular componente da madeira. As moléculas de lignina são formadas completamente diferente dos polissacarídeos, pois são constituídas por um sistema aromático composto de unidades de fenil-propano. Há maior teor de lignina em coníferas do que em folhosas, e existem algumas diferenças estruturais entre a lignina encontrada nas coníferas e nas folhosas.
  • 16. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Do ponto de vista morfológico a lignina é uma substância amorfa localizada na lamela média composta, bem como na parede secundária. Durante o desenvolvimento das células, a lignina é incorporada como o último componente na parede, interpenetrando as fibrilas e assim fortalecendo, enrijecendo as paredes celulares.
  • 17. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Substâncias Poliméricas Secundárias Estas são encontradas na madeira em pequenas quantidades, como amidos e substâncias pécticas. Proteínas somam pelo menos 1% das células parenquimáticas da madeira, mas são principalmente encontradas nas partes não lenhosas do tronco, como o câmbio e casca interna.
  • 18. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Substâncias de Baixo Peso Molecular Junto com os componentes da parede celular existem numerosas substâncias que são chamadas de materiais acidentais ou estranhos da madeira.
  • 19. Substâncias de Baixo Peso Molecular Materiais acidentais Estes materiais são responsáveis muitas vezes por certas propriedades da madeira como: cheiro, gosto, cor, etc. Embora estes componentes contribuem somente com uma pequena porcentagem da massa da madeira, podem apresentar uma grande influência nas propriedades e na qualidade de processamento das madeiras. Alguns componentes, tais como os íons de certos metais são mesmo essenciais para a árvore viva.
  • 20. Substâncias de Baixo Peso Molecular Materiais acidentais As substâncias de baixo peso molecular pertencem a classes muito diferentes em termos de composição química e portanto há dificuldades em se encontrar um sistema claro e compreensivo de classificação. Uma classificação simples pode ser feita dividindo- se estas substâncias em material orgânico e inorgânico.
  • 21. Substâncias de Baixo Peso Molecular Materiais acidentais O material orgânico é comumente chamado de extrativos, e a parte inorgânica é sumariamente obtida como cinzas. No que concerne a análise é mais útil a distinção entre as substâncias na base de suas solubilidades em água e solventes orgânicos
  • 22. COMPOSIÇÃO QUÍMICA DA MADEIRA Os principais grupos químicos que compreendem as substâncias de baixo peso molecular são: a. Compostos aromáticos (fenólicos) - as substâncias mais importantes deste grupo são os compostos tanínicos que podem ser divididos em : taninos hidrolisaveis e flobafenos condensados, além de outras substâncias como estilbenos, lignanas e flavonóides e seus derivados.
  • 23. substâncias de baixo peso molecular b. Terpenos - englobam um grande grupo de substâncias naturais, quimicamente podem ser derivados do isopreno. Duas ou mais unidades de isopreno constituem os mono - sesqui - di - tri - tetra e politerpenos.
  • 24. substâncias de baixo peso molecular c. Ácidos alifáticos - ácidos graxos saturados e insaturados são encontrados na madeira principalmente na forma dos seus ésteres com glicerol (gordura e óleo) ou com álcoois (ceras). O ácido acético é ligado as polioses como um grupo éster. Ácido di e hidroxi- carboxílico ocorrem principalmente como sais de cálcio.
  • 25. substâncias de baixo peso molecular d. Álcoois - a maioria dos álcoois alifáticos na madeira ocorrem com componentes éster, enquanto que os esteróis aromáticos, pertencentes aos esteróides, são principalmente encontrados como glicosideos.
  • 26. substâncias de baixo peso molecular e. Substâncias inorgânicas - os componentes minerais das madeiras são predominantemente Ca, K e Mg. f. Outros componentes - mono e dissacarídeos são encontrados na madeira somente em pequenas quantidades, mas ocorrem em altas porcentagens no câmbio e na casca interna. Pequenas quantidades de aminas e eteno são também encontrados na madeira.
  • 27.
  • 28. Final