Материал: 3795

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.

44

Учебно-исследовательская работа № 2

АНАЛИЗ ЭКСТРАКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ

Цель работы: определить содержание смоляных кислот и кислотное число в экстрактах древесины.

Теоретическая часть

Экстрактивными веществами древесины принято называть вещества, не входящие в состав клеточных стенок и извлекаемые (экстрагируемые) нейтральными органическими растворителями, водой, а также отгонкой с водяным паром. Они находятся в полостях клеток или в межклеточных каналах.

Состав экстрактивных веществ очень разнообразен. К веществам, летучим с паром, относятся летучие (эфирные масла), в состав которых входят терпены, их производные, летучие кислоты, сложные и простые эфиры.

Вещества, экстрагируемые из древесины органическими растворителями, называют смолами. Эти вещества подразделяют на омыляемые соединения, к которым относятся смоляные и высшие жирные кислоты, жиры, воски, и неомыляемые вещества – фитостерины и др. Состав смол хвойных и лиственных пород различен. В смоле лиственных пород смоляные кислоты отсутствуют.

Вещества, растворимые в воде, весьма разнообразны. К ним относятся фенольные соединения (таннины, красители и др.), моносахариды, некоторые полисахариды, полиурониды, белки, алкалоиды, циклические спирты и др.

Количество экстрагируемых веществ и их состав зависят от применяемого растворителя и условий экстракции. Для анализа древесины на содержание экстрактивных веществ применяют преимущественно этиловый эфир, смесь спирта с бензолом (1:2), а также дихлорэтан.

Реактивы и оборудование

1.0,5 н спиртовой раствор гидроксида натрия.

2.Этиловый спирт.

3.0,5 н спиртовой раствор гидроксида калия.

4.0,5 н раствор соляной кислоты.

5.Конические колбы на 250 мл.

45

Экспериментальная часть

Опыт 1. Определение содержания смоляных кислот

Анализ позволяет определить содержание смоляных и жирных кислот в спиртобензольных экстрактах хвойных пород древесины.

Экстракт древесины получают следующим образом. Навеску сосновых опилок (m, г) в количестве 6…7 г, взятую с точностью до 0,01 г, помещают в патрон из фильтровальной бумаги, который опускается в экстрактор аппарата Сокслета, а в колбу заливают растворитель (спиртобензольная смесь) на 2/3 её объема. После сборки прибора колбу нагревают на кипящей водяной бане. Экстрактор постепенно заполняется растворителем, пары которого проходят по соединительной трубке и конденсируются в холодильнике. Достигнув верхнего уровня сифона, растворитель сливается в колбу. Этот процесс повторяется не менее 5 раз. Экстракция продолжается 2…3 часа, после чего раствор экстракта сливается в предварительно высушенную и взвешенную колбочку.

Содержание смоляных кислот (канифоли) в растворе смолистых веществ, называемом мисцелла, определяют объемным методом путем нейтрализации смоляных кислот гидроксидом натрия (или гидроксидом калия) по реакции

C19H29COOH + NaOH C19H29COONa + H2O

В коническую колбу пипеткой вносят 10 мл раствора смолистых веществ, добавляют 10…15 мл нейтрализованного этилового спирта – ректификата, перемешивают, добавляют 2…3 капли индикатора фенолфталеина и оттитровывают 0,5 н спиртовым раствором гидроксида натрия. Содержание смоляных кислот (канифоли) вычисляют по формуле

где V – количество 0,5 н раствора щелочи, израсходованного на титрование, мл; 0,1795 – коэффициент, показывающий, какое количество канифоли отвечает

1 мл 0,5 н раствора щелочи, г; Vэ – объем экстракта, мл;

m – масса навески древесины, из которой был получен экстракт, г.