منو
 کاربر Online
317 کاربر online
تاریخچه ی: شیمی چوب

!دید کلی
در یک برش عرضی از تنه درخت ، ساختار قابل رویت چوب به ترتیب از مرکز چوب به سمت بیرون عبارتند از: __مغز چوب__ ، __چوب یا زایلم__ ، __لایه زاینده (کامبیوم)__ ، __پوست__.


{img src=img/daneshnameh_up/a/a9/PWMON1.jpg}

!مغز چوب
مغز ، که در قسمت مرکزی و وسط ساقه یا شاخه قرار دارد، به صورت یک نوار سیاهرنگ قابل تشخیص است. مغز شامل بافتهایی است که در طی اولین سال رشد درخت تشکیل شده‌اند.
!چوب (زایلم)
قسمت چوب ، یک لایه ضخیم است که در کنار سلولهای زاینده به صورت حلقه‌های متحد المرکز (رویش‌های سالانه) آرایش می‌یابد. در درخت در حال رشد ، چوب عموما از سلولهای زنده تشکیل شده است. چوب محکم‌ترین و مقاوم‌ترین قسمت تنه برای کارهای ساختمانی است. در جهت برش‌های افقی ، شیره درخت از پوست درخت از میان نسوج شعاعی عبورمی‌کند و به چوب می‌رسد.

نقش نسوج شعاعی در مقاومت چوب بسیار مهم است. در واقع این نسوج مانند بست‌هایی هستند که الیاف چوب را به همدیگر محکم می‌کنند و نگاه می‌دارند و از خم شدن و از هم‌گسیختگی رشته می‌کاهند. به مرور زمان در اطراف مغز چوب ، بافتی از سلول‌های مرده تشکیل می‌گردد که __چوب پیر__ نام دارد. این قسمت معمولا از چوب جوانی که آن را احاطه کرده است محکم‌تر می‌باشد و حاوی مقادیری رنگ و مواد قلیایی است.

در مقطع عرضی درختانی مثل گردو ، آلبالو و نارون ، چوب مرکزی یا چوب پیر دیده می‌شود. چوب جوان معمولا رنگ روشنی دارد، اما چوب پیر تیره‌تر می‌باشد.
!لایه زاینده (کامبیوم)
ناحیه کامبیومی ، لایه بسیار نازکی است که شامل سلولهای زنده می‌باشد و بین بافت چوبی اولیه و پوست داخلی (آبکش) قرار دارد. تقسیم سلولی و رشد شعاعی درخت در این ناحیه صورت می‌گیرد. تعداد سلولهایی که تولید می‌شوند و به بافت چوبی داخلی می‌پیوندند، بیشتر از تعداد سلولهایی است که به طرف آبکش (قسمت خارجی) می‌روند. یعنی سلولهای آوند آبکشی کمتر از سلولهای بافت چوبی تقسیم می‌شوند. به این دلیل ، بیشترین حجم درخت را __چوب__ تشکیل می‌دهد تا پوست.
!!رشد درخت
درخت از طریق تقسیم سلولی به دو صورت رشد می‌کند: __رشد طولی__ و __رشد عرضی__ (شعاعی). رشد طولی (اولیه) که در اولین فصل سال رخ می‌دهد، در انتهای ساقه‌ها ، شاخه‌ها و ریشه انجام می‌شود و نقاط رشد ، داخل جوانه‌ها که در پاییز سال قبل تشکیل شده‌اند قرار دارد. رشد عرضی (شعاعی) همانطور که ذکر شد در ناحیه لایه زاینده (کامبیوم) صوت می‌گیرد.
!پوست
پوست درخت در برابر ضربات و ضایعات مکانیکی از چوب محافظت می‌کند. این قسمت ، از دو لایه تشکیل شده است: لایه بیرونی (پوست خارجی) و لایه داخلی (آبکش). لایه نازک پوست داخلی (آبکش) ، انتقال شیره درخت به شاخه‌ها و ذخیره آنها را بر عهده دارد.


{img src=img/daneshnameh_up/0/0a/wood-0006.jpg}

!تقسیم بندی چوب‌ها
درختان ، متعلق به تیره __گیاهان بذرده__ هستند که به دو دسته __بازدانگان__ و __نهاندانگان__ تقسیم می‌شوند. سوزنی‌برگان (نرم چوب‌ها) به دسته اول و پهن برگان (سخت چوب‌ها) به دسته دوم تعلق دارند.
!!سخت چوب‌ها
این دسته ، شامل چوب درختان پهن برگ می‌باشد. بافت چوب درختان پهن برگ تنها در زمانی که درخت برگ دارد، رشد می‌کند. رشد و نمو در بهار شروع می‌شود و به مرور در پاییز متوقف می‌شود. لذا حلقه سالیانه این درختان به صورت یکنواخت از چوب بهاره دارای رنگ روشن به طرف چوب پاییزه تیره رنگ تغییر می‌کند. نام سخت چوب‌ها ، بدلیل نوع بافت آنها است و دلیل بر سخت‌تر بودن کلیه چوب‌های این دسته نمی‌باشد.

برخی از درختان پهن برگ عبارتند از: __گردو__ ، __انجیر__ ، __بلوط__ ، __چنار__ ، __راش__ ، __تبریزی__ ، __سپیدار__ و __افرا__. از جمله موارد استفاده از این نوع چوب‌ها ،‌ ساخت مبلمان ، در و پنجره و نازک کاری در ساختمان می‌باشد.
!!نرم چوب‌ها
شامل چوب درختان سوزنی برگ است. بافت چوب درختان سوزنی برگ در طول سال ، زمان رشد بیشتری دارد این نوع درختان در بهار و تابستان با شدت بیشتری رشد می‌کنند و سپس تا پایان فصل سرما این رشد و نمو به کندی می‌گراید و به آرامی ادامه پیدا می‌کند. به این دلیل ، چوب پاییزه و بهاره در حلقه سالیانه براحتی از یکدیگر تمیز داده می‌شود و رنگ آنها این مساله را مشخص می‌کند.

در فصل بهار ، بدلیل وجود ((آب)) فراوان و خاک سرشار از مواد غذایی موجب می‌شود که سلولهای پهن با دیواره نازک تشکیل شوند و بافتی متخلخل و نسبتا کمرنگ بوجود آورند. اما با کاهش سرعت رشد در اواخر تابستان ، چوب پاییزه شکل می‌گردد که متشکل از الیاف دیواره ضخیم است و به ساقه مقاومت و استحکام مکانیکی می‌دهد و فشرده‌تر ، تیره‌تر و مقاومتر از چوب بهاره می‌باشد.
!ریز ساختار چوب
ترکیبات تشکیل دهنده سلول چوب عبارتند از: __((کربوهیدراتها))__ ، __لیگنین__ ، __مواد استخراجی__ ، __ترکیبات معدنی__.
!!کوبوهیدراتها
کربوهیدراتهای موجود در چوب ، عمدتا از ((سلولز)) و همی‌سلولزها تشکیل شده است.
!!سلولز
سلولز ، جزء اصلی چوب است. در اغلب گونه‌ها در حدود 40 تا 45% چوب خشک ، سلولز است. سلولز یک هوموپلی ساکارید تشکیل شده از واحدهای ((گلوکز)) است. مولکولهای سلولز ، کاملا خطی هستند و تمایل شدید به تشکیل ((پیوند هیدروژنی|پیوندهای هیدروژنی)) بین مولکولی دارند. در نتیجه ، دسته‌هایی از مولکولهای سلولز با یکدیگر مجتمع می‌شوند و زیرلیفچه ها را تشکیل می‌دهند. از تجمع زیرلیفچه‌ها و از تجمع لیفچه‌ها ، __لیف سلولزی__ تشکیل می‌شود.

بر اثر همین ساختار لیفی و پیوندهای هیدروژنی محکم ، سلولز از مقاومت کششی بالایی برخوردار است و در اغلب ((حلال|حلال‌ها)) ، نامحول می‌باشد.


*__همی‌سلولزها__: همی‌سلولزها ، هتروساکاریدهایی هستند که معمولا بین 20 تا 30% نسبت وزنی چوب خشک را تشکیل می‌دهند و همچون سلولز به عنوان ماده ساختمانی در دیواره سلول عمل می‌کنند. در اثر اسید ، بسادگی به اجزای تکپاری خود ((هیدرولیز|آبکافت)) می‌شوند. همی‌سلولزهای __سوزنی برگان__ عبارتند از: گالاکتوگلوکامانان ، آرابینوگلوکورونوزایلان ، آرابینوگالاکتان ، نشاسته و مواد پکتیکی.

همی‌سلولزهای پهن برگان عبارتند از: گلوکورونوزایلان ، گلوکومانان ، نشاسته و مواد پکتیکی.
!!لیگنین‌ها
لیگنین ، بسپاری متشکل از واحدهای __فنیل پروپان__ است و با اتصال‌هایی از نوع اتصال‌های __((استر|استری))__ یا __اتری__ گلیکوزیدی با کربوهیدراتها ، ((پیوند شیمیایی و انواع آن|پیوند)) برقرار می‌کنند. پس از خارج ساختن پلی ساکاریدها به وسیله آبکافت از چوب عاری از مواد استخراجی و عصاره ای ، لیگنین به صورت توده نامحلولی باقی می‌ماند. همچنین می‌توان لیگنین را آبکافت کرد و از چوب خارج نمود یا آن را به به مشتقات محلول تبدیل کرد.
!!مواد استخراجی
تعداد زیادی از اجزای شیمیایی موجود در چوب که در کل بخش کوچکی را تشکیل می‌دهند، در حلال‌های ((شیمی آلی|آلی)) خنثی یا در آب انحلال پذیرند. این اجزا را __مواد استخراجی__ می‌گویند. در ترشحات بیرون زده از درخت که بر اثر آسیب‌های مکانیکی یا حمله حشرات و قارچها تراوش می‌کنند نیز ترکیب‌های مشابهی مشاهده می‌شود. مواد استخراجی را به دو دسته __چربی دوست__ و __آب دوست__ تقسیم می‌کنند و غالبا اصطلاح "__رزین__" را برای مجموعه عصاره های چربی دوست (به استثنای فنل‌ها) قابل حل در حلالهای غیر قطبی و غیر قابل حل در آب بکار می‌برند.

ترکیب‌های عصاره‌ای ، مواد اولیه خام ارزشمندی در ساخت ((مواد شیمیایی)) بشمار می‌آیند و در فرایندهای تولید خمیر و ((شیمی کاغذ|کاغذ)) هم تاثیرگذار می‌باشند. برای ادامه اعمال بیولوژیک درخت ، انواع مواد عصاره‌ای مورد نیاز است. به عنوان مثال ، چربی‌ها منبع انرژی سلولهای چوب هستند در حالی که __ترپنوئیدها__ ، __اسیدهای رزینی__ و __مواد فنلی__ ، چوب را در برابر آسیب‌های بیولوژیکی یا حمله حشرات محافظت می‌کنند.

اندکی یون های ((فلز|فلزی)) ، معمولا بخش عاملی آنزیم‌ها را که در بیوسنتز به عنوان ((کاتالیزور)) عمل می‌کنند، تشکیل می‌دهند. مواد استخراجی چوب عبارتند از:


*__ترپنوییدها و استروییدها:__ که در کانالهای رزینی یافت می‌شوند.
*__چربی‌ها و موم‌ها:__ در سلولهای پارانشیم پره چوبی یافت می‌شوند.
*__عصاره‌های فنلی:__ عمدتا در چوب درون و در پوست متمرکزند.
*__ترکیب‌های معدنی چوب:__ چوب دارای اندکی ترکیب‌های معدنی است که به صورت خاکستر اندازه گیری می‌شود و به ندرت از 1% نسبت به وزن چوب خشک تجاوز می‌کند. خاکستر ، معمولا شامل نمک‌هایی از قبیل کربنات‌ها ، سیلیکات‌ها ، اگزالات‌ها و فسفات‌هاست. فراوانترین یون‌های فلزی در خاکستر عبارتند از: ((کلسیم)) ، ((پتاسیم)) و ((منیزیم)). مقدار یون‌های فلزات ((آهن)) و ((منگنز)) در حدود 110ppm است و مقدار یون‌های سایر فلزات حتی کمتر از 10ppm است.



{img src=img/daneshnameh_up/6/69/wood57.jpg}

!تبدیل شیمیایی چوب
مواد شیمیایی حاصل از چوب را بسته به منشاء آنها و فنون جداسازی و فراورش آنها می‌توان به چند گروه تقسیم کرد.
!!فراورده های حاصل از استخراج
بیشتر مواد غیر ساختاری (غیر پلیمری) چوب را با استفاده از استخراج به کمک حلال‌های مناسب یا تیغ زدن و جمع آوری رزین می‌توان بدست آورد. مواد استخراجی را می‌توان مستقیما بکار برد یا پس از جداسازی و تبدیل شیمیایی به انواع فراورده‌های با ارزش افزوده مطلوب تبدیل کرد. از فراورده‌های مواد استخراجی ، موارد زیر را می‌توان نام برد:
*__اولئورزین:__فراورده های اصلی __اولئورزین__ شامل __تربانتین__ (متشکل از ترپنوییدها) و روزین (مخلوطی از اسیدهای رزینی) است. __تربانتین__ عمدتا به عنوان حلال برای ساخت انواع جلا و رنگ برای ساخت مواد شیمیایی و تولید رزین‌های پلی‌ترپن کاربرد دارد که این رزین‌ها در تولید چسب‌های حساس به فشار و چسب حرارتی و موارد مشابه به مصرف می‌شود. از کاربردهای __دوزین__ عبارتند از: در صنعت آهاردهی ، امولسیون کننده های بسپارش ، انواع چسب‌ها و افزودنی‌ها به مرکب چاپ.


*__موم‌ها و استروییدها:__موم‌ها عمدتا مخلوطی از استرهای الکل‌های آلیفاتیک و ((اسید چرب|اسیدهای چرب)) هستند و به منظورهای مختلف از قبیل چسباننده یا جایگزین __واکس کربن__ بکار می‌رود.


*__ترکیبهای فنلی:__مهمترین ترکیبهای فنلی ، __فلاونوییدها__ و __تانن‌های متراکم__ (کندانسه) می‌باشند و کاربردهای فراوانی در صنایع تغذیه و دباغی چرم و چسب‌سازی دارند.


*__لاستیک طبیعی ، گوتاپرشار بالاتا:__ که همگی بسپارهایی از واحدهای ایزوپرنی هستند.


!!فراورده های هیدرولیز (آبکافت)
پلی ساکاریدهای چوب را با هیدرولیزی اسیدی یا هیدرولیز آنزیمی و یا با روش ((تخمیر صنعتی|تخمیر)) به مونوساکاریدها آبکافت می‌کنند که این مونوساکاریدها (قندها) به انواع ((ترکیبات شیمیایی)) قابل تبدیل هستند.


*__تبدیل حرارتی:__تبدیل گرمایی چوب در دماهای بالا به دو روش __پیرولیز__ (تقطیر چوب) و __گازسازی__ صورت می‌گیرد. در فرایند پیرولیز ، مهم‌ترین فراورده ، زغال است. اما مقداری ((گاز)) و قطران نیز تشکیل می‌شود. از تقطیر حاصل از پیرولیز ، آلدهیدها ، کتون‌ها ، اسیدها و استرها ، انواع فنول‌ها از جمله کروزول و نیز مواد تیره‌مانند بدست می‌آیند و گازهای حاصل از تقطیر معمولا شامل ((دی‌اکسید کربن)) ، ((مونوکسید کربن)) ، ((هیدروژن)) ، ((متان)) و سایر ((هیدروکربن|هیدروکربن‌ها)) می‌باشد.

در روش گاز سازی ، تبدیل چوب به گاز در اثر تجزیه حرارتی آن بوسیله سوزاندن نسبی انجام می‌گیرد و گاز حاصل ، محتوی هیدروژن ، کربن مونوکسید ، کربن دی‌اکسید ، متان و آب است. این گاز را می توان مستقیما به عنوان سوخت مصرف کرد یا آن را به انواع فراورده های شیمیایی بویژه متانول و آمونیاک تبدیل نمود.
!خواص فیزیکی چوب
*قابلیت هدایت حرارتی چوب کم است و به این دلیل ، برای ساختن عایق‌های حرارتی مناسب است.
*گرمای ویژه چوب خیلی زیاد است و به همین دلیل ، در برابر خورشید و تابش آن برخلاف ((فلزات)) سطحش سوزاننده نیست و در محیطهای بسیار سرد یخ نمی‌زند.
*چوب ، به علت قابلیت ارتجاعی قادر به تقویت اصوات می‌باشد و انتشار صوت در چوب در جهات مختلف متفاوت است.
*چوب‌های سبک ، اصوات را بهتر جذب می‌کنند و هر چه سطح چوب نامنظم‌تر و مرطوب‌تر باشد، خاصیت عایق بودن آن در برابر صدا بیشتر است.
*میزان هدایت الکتریکی چوب وابسته به درصد رطوبت چوب می‌باشد و بطور کلی ، چوب‌های خشک ، عایق جریان برق هستند.
!کاربردهای چوب
در سطح جهانی ، چوب یک ماده خام فراوان و تجدید شونده است که برای تولید انرژی و مواد شیمیایی بکار می‌رود. چوب همواره نقش مهمی را در تولید انواع وسایل به عهده داشته است که به مرور زمان ، اکثر آنها با مواد ((صنایع پتروشیمی|پتروشیمیایی)) جایگزین شده است. با وجود اهمیتی که مواد پتروشیمیایی دارند، نباید فراموش کرد که منابع نفتی و فسیلی پایان پذیرند و قیمت آنها رو به افزایش است.

به علاوه ، نگرانی‌های ((محیط زیست|زیست محیطی)) سبب شده است که به چوب و تبدیل شیمیایی آن به انواع سوخت و مواد شیمیایی ، توجه بیشتری بشود. در صنایع و موارد گسترده و گوناگونی کاربرد دارد، مانند: کشتی سازی ، هواپیما سازی ، صنعت حمل و نقل و بسته بندی ، کاغذ سازی ، ابریشم و چرم مصنوعی ، پارچه بافی ، فیلم سازی ، ساخت ابزار موسیقی و... .

چوب به عنوان یکی از مصالح ساختمانی در کلیه امور قابل استفاده مباشد و به علت برخورداری از تاب مناسب فشاری و کششی ، از آن علاوه بر مصارف روزمره ، برای ساختن پل‌ها و اعضای طاق‌های پوسته ای نیز استفاده می‌شود. چوب در تزئینات داخلی و خارجی ، به عنوان یکی از بهترین و زیباترین مصالح طبیعی به طراحان کمک شایانی می‌کند.
!مباحث مرتبط با عنوان
*((چوب))
*((زیست شناسی گیاهی))
*((فتوسنتز))
*((محیط زیست))

تاریخ شماره نسخه کاربر توضیح اقدام
 چهارشنبه 04 مرداد 1391 [06:37 ]   3   admin      جاری 
 سه شنبه 03 مرداد 1391 [10:48 ]   2   admin      v  c  d  s 
 سه شنبه 01 آذر 1384 [05:46 ]   1   فیروزه نجفی      v  c  d  s 


ارسال توضیح جدید
الزامی
big grin confused جالب cry eek evil فریاد اخم خبر lol عصبانی mr green خنثی سوال razz redface rolleyes غمگین smile surprised twisted چشمک arrow



از پیوند [http://www.foo.com] یا [http://www.foo.com|شرح] برای پیوندها.
برچسب های HTML در داخل توضیحات مجاز نیستند و تمام نوشته ها ی بین علامت های > و < حذف خواهند شد..