Curs Chimia lemnului

8/19/2019 Curs Chimia lemnului

1/33

Laborator Chimia lemnului 2014 Prof.M.C. Timar

1

ANALIZA CHIMICA A LEMNULUI

Lucrarea 3

Determinarea umidit!" ii materiilor prime fibroase

Lemnul, datorit! structurii sale chimice "i anatomice, este un material puternic hidrofil,fiind capabil s! primeasc! "i s! re#in! o anumit! cantitate de ap! în stare lichid! sau vapori.Cantitatea de ap! existent! în lemn, exprimat! în raport cu masa acestuia, constituie umiditatealemnului. Apa, care determin! umiditatea lemnului, se afl! situat! atât în membranele celulare,cât "i în spa#iul intercelular "i în lumenul celulelor. Apa din membranele celulare se g!se"tepar#ial sub form! lichid!, par#ial sub form! de vapori "i par#ial disociat! chimic constituind a"a-numita apa legat!. Apa din spa#iile intercelulare "i lumenul celular se afl! în stare lichid! "iformeaz! a"a-numita ap! liber!.

Pentru a putea determina practic umiditatea prin metoda usc!rii "i cânt!ririi se procedeaz! la uscarea unei probe de material lemnos la temperatura de 103±2°C pân! la mas! constant!,opera#ie executat! în condi#ii bine determinate. Se consider! c! s-a ajuns la mas! constant!,atunci când diferen#a dintre rezultatele a dou! cânt!riri succesive, efectuate la interval deminimum o or! de la uscare nu dep!"e"te precizia balan#ei. Umiditatea se exprim! în procente(%), raportând pierderea de mas! prin uscare, fie la masa ini#ial! a probei, determinând astfelumiditatea relativ!, fie la masa absolut uscat! a probei, ob#inând în acest caz a"a numitaumiditate absolut!. Umiditatea materialelor lemnoase se poate determina practic prinurm!toarele metode:

♦ metoda prin uscare;

♦

metoda prin extrac#ie;♦

metoda cu radia#ii infraro"ii;♦ metode electrice;♦

metoda cu indicatori chimici.

3.1 Determinarea umidit!"ii prin uscare

Luarea #i preg!tirea probelor Luarea "i preg!tirea probelor de material lemnos se face conform indica#iilor prezentate

în lucrarea nr. 4.1.

Aparatur! #i sticl!rie ! Balan#! analitic!;! Fiole de cânt!rire;

! Etuv!;! Exicator.

#

Modul de lucru

Într-o fiol! de cânt!rire curat!, uscat! "i tarat! în prealabil, se cânt!re"te la balan#aanalitic!, cu precizia de 0,0002 g, o cantitate de 2−5 g din proba de analizat. În timpulcânt!ririi, fiola este acoperit! etan" cu capacul acesteia. Se introduce fiola într-o etuv! latemperatura de 103±2°C, unde se las! cu capacul deschis timp de 4 ore. Apoi, imediat ce sedeschide etuva, se acoper! fiola cu capacul "i se introduce în exicator pentru a se r!ci, dup! care se cânt!re"te la aceea"i balan#! analitic!. Fiecare din cânt!ririle urm!toare se fac dup! oor! de uscare. Uscarea materialului în etuv! se continu! pân! se ajunge la mas! constant!.

$ Exprimarea rezultatelor


2/33


2

Umiditatea relativ!, (Ur), respectiv umiditatea absolut!, (Ua), exprimate în procente, secalculeaz! cu o precizie de 0,01 %, folosind rela#iile:

100m

mm=Ur%

1

21⋅

− 100

m

mm=Ua%

2

21⋅

−

în care:m1 = masa ini#ial! a probei de rumegu", în g;m2 = masa probei de rumegu" uscat, în g.

3.2. Determinarea umidit!"ii prin extrac"ie Metoda extrac#iei se aplic! în cazul lemnului cu con#inut mare de r!"ini. Aceast! metod!

înl!tur! eroarea care s-ar produce prin uscarea epruvetelor "i deci prin evaporarea substan#elorvolatile, astfel c! masa acestora s-ar ad!uga la masa apei în diferen#a dintre masa epruveteiumede "i masa epruvetei complet uscate. Principiul acestei metode const! în stabilirea cantit!#iide ap! din materialul lemnos, prin extrac#ia "i antrenarea ei cu vaporii unui solvent nepolar "inemiscibil cu apa "i cu care formeaz! un amestec azeotrop. Ca solven#i se utilizeaz!: xilenul,toluenul, benzenul (substan#e mai u"oare decât apa), cloroformul, tetracloretanul, tricloretilenabenzenul (substan#e mai grele decât apa), etc.

În cele ce urmeaz! se prezint! modul de determinare a umidit!#ii lemnului prin extrac#iecu solven#i organici nepolari mai u"ori decât apa, respectiv cu xilen.Solventul nepolar întrebuin#at pentru antrenarea apei din materialul lemnos trebuie s! fie

în prealabil saturat cu ap!, pentru a nu re#ine din apa materialului lemnos. Saturarea xilenului cuap!, de exemplu, se face distilând xilenul de pe ap! (3−4 volume de ap! la 1 volum de xilen).Xilenul distilat se colecteaz! într-o pâlnie de separare, în care se #ine câteva ore pentrudecantarea apei. La partea inferioar! a pâlniei se separ! stratul de ap!, care apoi se îndep!rteaz!,iar xilenul saturat cu ap! se folose"te pentru determinarea con#inutului de ap! din materialullemnos.

Luarea #i preg!tirea probelor Luarea "i preg!tirea probelor de material lemnos se face conform indica#iilor prezentate


Aparatur! #i sticl!rie ! Instala#ie de laborator pentru determinarea umidit!#ii lemnului prin extrac#ie (fig. 4.8.);! Balan#! cu capacitatea de m!surare corespunz!toare masei probelor "i care s! aib! o

precizie de cânt!rire de 0,1 %;! Cilindru gradat de 100 cm3.

#

Reactivi ! Xilen, saturat cu ap!.

$ Modul de lucru În balonul cu fund rotund (1) se introduce o cantitate de 5±0,0002 g rumegu", peste care

se adaug! imediat 100 cm3 xilen, împreun! cu câteva bile de sticl! sau buc!#ele de por#elanporos, perfect uscate, pentru reglarea fierberii. Xilenul nu trebuie neap!rat s! acopererumegu"ul.


3/33


3

Se monteaz! la balonul (1) fiola gradat! (3), prinintermediul tubului de leg!tur! (2) "i apoi refrigerentulascendent de ap! (4), având grij! ca leg!turile întreaparate s! fie perfect etan"e, dup! care se deschidecircula#ia apei prin refrigerent "i se porne"te înc!lzireamaterialului din balon.

Înc!lzirea se face la flac!r! din ce în ce mai marepân! începe distilarea, dup! care viteza de înc!lzirese regleaz! astfel ca într-o secund! s! se ob#in! 2−4pic!turi de distilat. În acest scop, partea inferioar! arefrigerentului trebuie s! fie pu#in c!ldu#!.

Dup! aproximativ o or! nu se vor mai observapic!turi de ap!, decât în partea inferioar! a fioleicolectoare "i în acest caz se m!re"te viteza dedistilare pentru a îndep!rta orice urm! de ap! de perefrigerent. Determinarea se consider! terminat! înmomentul când se constat! c! nivelul apei din fiolacolectoare r!mâne constant.

Volumul apei din fiola colectoare se cite"te cu o

precizie de 0,02 cm

3

, numai dup! ce aceasta arevenit la temperatura de 20°C.

% Exprimarea rezultatelor Cantitatea de ap! din 100 g de material lemnos

luat în lucru, exprimat! în procente, se determin! dup! formula:

100m

V=Ap!%

1

⋅ρ⋅

în care:

V = volumul de ap! colectat! în fiola gradat!, în cm3;ρ = densitatea apei la 20°C, în g/cm3.m1 = masa rumegu"ului ini#ial luat în lucru, în g;

3.3. Determinarea umidit!"ii prin metoda cu indicatori chimici Unele substan#e chimice, cum ar fi clorura de cobalt, de exemplu, au proprietatea de a se

colora mai mult sau mai pu#in intens, în raport cu cantitatea de ap! rece, care p!trunde încristalele lor.

Dac! în lemn se practic! un orificiu, în interiorul acestuia se stabile"te un echilibruhigroscopic între umiditatea lemnului "i umiditatea din atmosfer!. Introducând în acest orificiu ohârtie tratat! cu o sare de cobalt, aceasta se va colora în raport cu gradul de umiditate almaterialului, care provoac! schimbarea culorii hârtiei. Comparând culoarea hârtiei cu o culoare

etalon, se poate aprecia apoi umiditatea lemnului cu o aproxima#ie de pân! la 3 %.Rezultatele ob#inute în experiment!rile de laborator se vor înscrie în tabelul de mai jos:

Umiditateam1 m2 V Relativ! Absolut! Nr.crt.

Specifica#ia metodeide analiz!

[g] [g] [cm3] [%] [%]1. Metoda prin uscare2. Metoda prin extrac#ie

Fig. 4.8. Instala " ie de laborator pentru

determinarea umidit!" ii lemnului prin

extrac " ie: 1-balon cu fund rotund; 2-

tub de leg! tur! ; 3-fiol ! gradat! ; 4-

refrigerent ascendent de ap! ; 5-bec de

gaz.


4/33

Laborator Chimia Lemnului 2014 Prof. M.C. Timar

UniversitateaTransilvania din Brasov

Facultatea de IngineriaLemnului

Departamentul PLDPL

Lucrarea 2.

SOLUTII si CONCENTRATII

2.1. Sisteme disperse

2.1.1. Solu!iile ca sisteme disperse omogene Majoritatea substan!elor din natur" nu se afl" în stare pur", ci sub form" de amestecuri, din care

fac parte #i solu!iile.Un sistem format dintr-o substan!" oarecare, în care se g"se#te repartizat" o alt" substan!" se

nume#te sistem dispers. Substan!a care se disperseaz" se nume#te faz" dispersat" sau mediu dispers,iar substan!a în care se face dispersia se nume#te faz" dispersant" sau mediu de dispersie.

Sistemele de dispersie se clasific" dup" dou" criterii de baz":! dup" starea de agregare a celor dou" medii constituente;! dup" m"rimea particulelor fazei dispersate.

Dup" starea de agregare a mediului de dispersie #i a substan!ei dispersate se cunosc nou" tipuride sisteme disperse. M"rimea particulelor fazei dispersate se exprim" prin diametrul "d" al particulei, înmilimicroni (1 m$ = 1 x 10-7 cm). Aceast" m"rime imprim" sistemului dispers anumite propriet"!i.Clasificarea sistemelor disperse dup" m"rimea particulelor fazei dispersate este prezentat" schematic întabelul 2.1.

În cazul suspensiilor, mediul dispers este solid, iar în cazul emulsiilor, acesta este un lichidnemiscibil. Solu!iile pot fi: gazoase (de exemplu aerul uscat), lichide (alcool în ap", zah"r sau sare înap", etc.) #i solide (aliajele omogene).

Tabelul 2.1.Clasificarea sistemelor disperse dup" m"rimea fazei dispersate

Nr.crt.

Denumirea

sistemului

M"rimeaparticulelor

[m$]

Stabilitateasistemului

Separareaparticulelorprin filtrare

Exemple

1. Solu!ii

d


5/33

No ! iuni "i principii generale de chimie analitic# 25

O solu!ie chimic" este deci un sistem omogen format din dou" componente: dizolvantul sausolventul #i substan!a dizolvat" sau solvatul. Ambele componente se pot g"si în orice stare de agregare,dar în majoritatea cazurilor se lucreaz" cu solu!ii în care dizolvantul este lichid, de regul" apa, iarsubstan!a dizolvat" este solid", lichid" sau gazoas".

Capacitatea pe care o au diferitele substan!e de a se dizolva într-un solvent se nume#tesolubilitate.

În func!ie de cantitatea de substan!" dizolvat", solu!iile pot fi: concentrate (cele care con!inmult" substan!" dizolvat") #i diluate (cele care con!in pu!in" substan!" dizolvat").

Pentru a interpreta cantitativ acest lucru s-a introdus no!iunea de concentra!ie prin care, deobicei, se în!elege cantitatea de substan!" dizolvat" în unitatea de volum sau mas", din solventulrespectiv.

În domeniul compu#ilor macromoleculari se lucreaz", de regul", cu solu!ii concentrate, uzuale înfabricarea firelor #i fibrelor, adezivilor, lacurilor #i cu solu!ii diluate folosite în studiul propriet"!ilorpolimerilor. Solu!iile de polimeri sunt sisteme omogene sau unifazice, care p"streaz" o concentra!ieconstant" în timp #i prezint" stabilitate termodinamic".

Dizolvarea compu#ilor macromoleculari include un fenomen neîntâlnit la substan!ele organicesau anorganice, constituite din molecule mici, cunoscut sub denumirea de umflare, care se realizeaz" peseama înglob"rii în polimer a unor cantit"!i mari de lichid. Umflarea este consecin!a diferen!ei maridintre dimensiunile #i vitezele de difuzie ale moleculelor celor dou" componente care se amestec". Cândpolimerul vine în contact cu lichidul mic molecular, moleculele acestuia p"trund în spa!iile dintre

elementele structurii supramoleculare #i determin" umflarea. Ca efect final se desfac leg"turile dintremacromolecule, catenele se îndep"rteaz", se despart #i se deplaseaz" încet în lichidul micromolecular. Înfinal, sistemul se omogenizeaz" formând o solu!ie de polimer. Umflarea poate fi limitat" sau nelimitat".♦

Umflarea limitat" define#te procesul interac!iunii polimerului cu lichidul mic molecular, care seopre#te la stadiul absorb!iei acestuia din urm" în masa compusului macromolecular, f "r" s" se produc" dizolvarea spontan". În procesul de umflare limitat" apar dou" faze: cea a solu!iei lichidului micmolecular în polimer #i cea a solventului pur sau a solu!iei diluate de polimer în solventul ales. Celedou" faze sunt delimitate printr-o suprafa!" de separare #i se g"sesc în echilibru.

♦

Umflarea nelimitat" se confund" cu procesul spontan de dizolvare a polimerilor #i este analog", cafenomen, miscibilit"!ii complete a lichidelor.

Umflarea polimerilor liniari se poate transforma din limitat" în nelimitat" prin schimbareacondi!iilor de lucru. Ridicând, de exemplu, temperatura unei solu!ii polimer, interac!iunile de tippolimer−solvent dep"#esc pe cele de tip polimer− polimer #i compusul macromolecular trece în solu!ie.

La compu#ii macromoleculari cu structur" reticulat", moleculele de lichid care difuzeaz" înpolimer provoac" îndep"rtarea por!iunilor de lan!, cuprinse numai între nodurile re!elei tridimensionale,f "r" ca umflarea s" fie urmat" de separarea complet" a catenelor. Din acest motiv, polimerii cu structur" tridimensional" r"mân la stadiul de umflare limitat", chiar dac" se ridic" temperatura, iar gradul deumflare scade pe m"sur" ce se reduce distan!a dintre nodurile re!elei. Limitarea umfl"rii solu!iilor decompu#i macromoleculari î #i g"se#te numeroase aplica!ii practice, cum ar fi: reticularea lacurilor #i aaltor materiale peliculogene, înt"rirea gelurilor de polimeri, etc.

2.1.2. Moduri de exprimare cantitativ" a concentra!iei solu!iilor Concentra!ia reprezint" cantitatea de substan!" dizolvat" într-un volum sau mas" de

solu!ie. Uneori cantitatea de substan!" dizolvat" se raporteaz" la un anumit volum sau la o anumit" mas" de solvent. În practic" se folosesc mai multe moduri de exprimare a concentra!iei:

concentra!ia procentual" de mas", (%), care exprim" num"rul de grame de substan!" dizolvat" în 100 grame solu!ie. Rela!ia de calcul pentru concentra!ia procentual" de mas" este:

[ ]% 100m

mc

s

⋅=

unde:c = concentra!ia procentual" de mas", în %;m = masa de substan!" dizolvat", în g;ms = masa solu!iei, în g.

Din defini!ie rezult" c" o solu!ie de hidroxid de sodiu 10 %, de exemplu, este alc"tuit" din 10 g


6/33

26 No ! iuni "i principii generale de chimie analitic#

hidroxid de sodiu chimic pur #i 90 de grame (sau 90 cm3) ap".concentra!ia procentual" de volum, care reprezint" num"rul de centimetri cubi de substan!" dizolvat" în 100 cm

3 de solu!ie. Acest mod de exprimare este mai des întâlnit în cazul substan!elor

chimice lichide sau gazoase supuse dizolv"rii.#

concentra!ia la ‰ (la mie), care exprim", în unit"!i de mas", num"rul de grame de substan!" dizolvat" în 1000 grame de solu!ie, iar în unit"!i de volum, reprezint" num"rul de cm

3 de solvat

aflat în 1000 cm3 solu!ie.

$ concentra!ia molar" (M), care exprim" num"rul de moli de substan!" dizolvat" într-un litru de

solu!ie (1 mol = o molecul" gram = masa molecular" exprimat" în grame). Rela!ia de calcul pentruconcentra!ia molar" este:

( )lVM

mm

s

d

⋅=

unde:m = concentra!ia molar";md = masa de substan!" dizolvat", în g;M = masa molecular";Vs(l)

= volumul solu!iei, în litri.

Prin urmare, 1 litru de solu!ie 1 M de hidroxid de sodiu con!ine 40 g hidroxid de sodiu chimic purdizolvat într-un litru de solu!ie.%

concentra!ia molal" (md), care exprim" num"rul de moli de substan!" dizolvat" în 1000 gsolvent. O solu!ie 1 molal de hidroxid de sodiu, de exemplu, se va ob!ine amestecând 40 g NaOH cu1000 g ap". Solu!ia molal" a unei substan!e este deci pu!in mai diluat" decât cea molar".

&

concentra!ia normal" (n), care exprim" num"rul de echivalen!i gram de substan!" dizolvat"

într-un litru de solu!ie. Rela!ia de calcul pentru concentra!ia normal" este:

( )lVEm

nsg

d

⋅=

unde:n = concentra!ia normal";md = masa de substan!" dizolvat", în g;

Eg = echivalentul gram;Vs(l)

= volumul solu!iei, în litri.

Echivalentul gram (Eg) reprezint" cantitatea în grame de substan!" numeric egal" cuechivalentul chimic.

Echivalentul chimic este num"rul care arat" raportul de combinare între substan!a

considerat" cu un gram de hidrogen, 8 grame de oxigen sau un echivalent din alt" substan!".

Echivalentul chimic pentru substan!e compuse se calculeaz" cu rela!ia:

activifactoridenum"rul

molecular"masachimiculEchivalent =

Factorul activ este componenta substan!ei care caracterizeaz" acea substan!" #i intervine întransformarea chimic" dat". Num"rul de factori activi se determin" în func!ie de clasa de substan!":

! pentru acizi f a = num"rul atomilor de hidrogen ionizabili

de exemplu: 49=2

98=

]2[H

M=E

+4SO2H

! pentru baze/alcalii f a = num"rul grupelor [OH

−−−−]


7/33


de exemplu: 37=2

74=

]2[OH

M=E

2)OH(Ca −

! pentru oxizi f a = num"rul atomilor de oxigen x 2

de exemplu: 23=2

56=

21

M=ECaO

⋅

!

pentru s"ruri f a = num"rul atomilor de metal x valen!a metalului;= num"rul radicalilor acizi x valen!a radicalului;

de exemplu: 82=2

164=

21

M=E

2)3NO(Ca ⋅

25=6

150=

23

M=E

3)4SO(2Al ⋅

! pentru substan!e oxido-reduc"toare f a = num"rul electronilor schimba!i în sistemul redox

de exemplu: KMnO4:• în mediu acid

MnO4− H+ Mn

2++

Mn2+

Mn7+ + 5e −

6,31

5

158E

4KMnO ==

• în mediu neutru

MnO2H2OMnO4− +

Mn4+

Mn7+ + 3e −

66,52

3

158E

4KMnO ==

•

în mediu alcalin

MnO4− + HO− MnO2

2−

Mn6+

Mn7+ + e −

158

1

158E

4KMnO ==

'

Titrul reprezint" cantitatea în grame de substan!", care se g"se#te dizolvat" într-un mililitru de

solu!ie. Dac" o solu!ie de hidroxid de sodiu are titrul = 0,0040 g/cm3, atunci solu!ia respectiv" con!ine4 grame de hidroxid de sodiu chimic pur într-un litru de solu !ie.♦ Titrul teoretic (calculat) Tt, reprezint" num"rul calculat de grame substan!", corespunz"tor unei

solu!ii de normalitate dat". Titrul teoretic se poate calcula cu rela!ia urm"toare:

[ ]g/ml1000EnTgt ⋅=

De exemplu, pentru o solu!ie exact 0,1N de acid oxalic, titrul teoretic este egal cu:

g/ml0,00631000

631,0Tt =

⋅=

♦ Titrul practic (real) Tp, al unei solu!ii reprezint", num"rul de grame de substan!" dizolvat" con!inut efectiv într-un centimetru cub solu!ie de o anumit" normalitate.

În cazul solu!iilor de normalitate exact", titrul teoretic este egal cu tirul practic. În toate celelaltecazuri, când nu avem solu!ii de normalitate exact", titrul practic este diferit de cel teoretic.


8/33


( Factorul de corec!ie exprim" raportul dintre concentra!ia real" #i concentra!ia dorit", respectivdintre titrul practic #i cel teoretic:

t

p

T

TF =

Factorul de corec!ie reprezint":! num"rul cu care trebuie înmul!it Tt pentru a ob!ine Tp;!

num"rul cu care trebuie s" se înmul!easc" normalitatea teoretic" pentru a ob!ine normalitatea real";! num"rul de cm3 de solu!ie de normalitate exact" care corespunde unui cm3 de solu!ie denormalitate aproximativ", respectiv, num"rul cu care trebuie s" se înmul!easc" num"rul de cm3 (volumul) din solu!ia dat" pentru a ob!ine num"rul de cm3 (volumul) de normalitate teoretic".

! factorul arat" de câte ori o solu!ie de normalitate aproximativ" este mai diluat" sau mai concentrat" decât solu!ia de normalitate exact". Astfel:• dac" F < 1 solu!ia preparat" este mai diluat";• dac" F > 1 solu!ia preparat" este mai concentrat" ;

De exemplu, pentru 1 litru de solu!ie de acid sulfuric de concentra!ie aproximativ 0,1 N s-a utilizat ocantitate de 4,4135 g acid sulfuric chimic pur, ceea ce corespunde unui titru de Tp = 0,0004413 g/cm

3.Cunoscând c" un litru solu!ie de acid sulfuric exact 0,1 N con!ine 4,9038 g de acid sulfuric, cu titrulteoretic Tt = 0,00049038 g/cm

3, atunci factorul de corec!ie al solu!iei preparate se calculeaz" astfel:

900,0=9038,4 4135,4=F

Prin urmare, solu!ia preparat" este pu!in mai diluat". Aceast" solu!ie se va putea folosi ca reactiv,indicându-se obligatoriu: concentra!ia 0,1 N #i F= 0,9000.

2.1.3. Prepararea solu!iilor Prepararea solu!iilor se poate efectua în mai multe moduri:

Prin dizolvarea unei anumite cantit"!i de substan!" într-un anumit volum de solvent ♦ Solu!ii procentuale

Dac" este necesar a se prepara o solu!ie de o anumit" concentra!ie procentual", se poate folosi unsimplu pahar Berzelius, în care se introduce substan!a cânt"rit" #i apa distilat". Pentru a prepara,de exemplu, 100 g solu!ie de hidroxid de sodiu 10 % este necesar a se cânt "ri la balan!a

farmaceutic" 10 g hidroxid de sodiu chimic pur, care se aduc apoi cantitativ într-un paharBerzelius de 250 cm3 cu 90 g sau 90 cm3 ap" distilat". Solu!ia se omogenizeaz" bine pân" ladizolvarea complet" a hidroxidului de sodiu.

♦

Solu!ii molare Pentru prepararea solu!iilor molare se folosesc numai baloanele cotate. Dac" este necesar a seprepara un litru de solu!ie de carbonat de sodiu 2 molar, de exemplu, se procedeaz" astfel:! se calculeaz" cantitatea de substan!" necesar" pentru a prepara o solu!ie 2M:

CONag106=11062)l(VMm=m 32sd ⋅⋅=⋅⋅

! se cânt"resc la balan!a analitic" 106 g Na2CO3 pe o sticl" de ceas, cu precizia de 0,0002 g;! se aduce cantitativ substan!a într-un balon cotat de 1000 cm3 cu circa 300−400 cm3 ap"

distilat";

!

se agit" bine solu!ia pân" se dizolv" complet carbonatul de sodiu;! se aduce la semn balonul cotat cu apa distilat" #i se omogenizeaz" solu!ia astfel preparat".

♦ Solu!ii molale Prepararea solu!iilor molale se poate realiza într-un pahar Berzelius sau Erlenmeyer, în care seintroduce substan!a cânt"rit" #i apa distilat". Pentru a prepara o solu!ie 1 molal de carbonat desodiu, de exemplu, este necesar a se cânt"ri la balan!a farmaceutic" (sau analitic") 106 g desubstan!" chimic pur", care se aduce apoi cantitativ cu 1000 g sau 1000 cm3 ap" distilat" într-unpahar conic Erlenmeyer de 1500 cm3 (sau direct într-o sticl" de 1000 grame).

♦ Solu!ii normale Prepararea solu!iilor normale se efectueaz" numai în baloane cotate. În cazul în care se cere a


9/33


se prepara un litru de solu!ie de acid sulfuric 1 N, de exemplu, se procedeaz" astfel:! se calculeaz" cantitatea de substan!" necesar" pentru a prepara o solu!ie 1N:

SOH 49g=12

981)l(VEn=m 42sgd ⋅⋅=⋅⋅

! dac" se utilizeaz" solu!ie concentrat" de acid sulfuric cu densitatea % = 1,82 g/cm3, atunci dinanexa 9 se constat" c" aceast" solu!ie con!ine 1639 g de acid sulfuric chimic pur la litru.Cantitatea de 49 g acid sulfuric se va g"si în:

33 g/cm1,82iaconcentra!cusulfuricacidcm8,29=1639

100049V =ρ⋅

=

! se m"soar" cu un cilindru gradat 30,0 cm3 acid sulfuric concentrat #i se aduce într-un baloncotat de 1000 cm3, în care s-a introdus în prealabil circa 500−600 cm3 ap" distilat". Solu!ia seagit" bine, r"cindu-se continuu sub jet de ap".

! se completeaz" apoi balonul cotat cu ap" distilat" pân" la semn #i se omogenizeaz". Solu!iaastfel ob!inut" este aproximativ 1N #i pentru a putea fi folosit" ca reactiv este necesar s" i sedetermine factorul.

Prin utilizarea fixanalelor, adic" a unor substan!e precis cânt"rite, aflate în fiole speciale de sticl", închise la flac"r", astfel încât substan!a s" nu fie în contact cu atmosfera. Întrucât aceste fiole con!incantit"!i de substan!" cânt"rite cu precizie, indicate pe fiole #i pe ambalajul acestora, ele se folosesc la

prepararea unor solu!ii cu factor exact 1,0000. În func!ie de cantitatea de substan!" con!inut", dintr-ofiol" se poate prepara fie 1 litru, fie 500 cm3 solu!ie, aducând substan!a cantitativ într-un balon cotatde volum corespunz"tor.Deschiderea fiolelor de fixanal se face de obicei într-un aparat special destinat acestui scop. În lipsaacestuia, se poate utiliza #i o pâlnie simpl", avându-se grij" ca sp"larea fiolei s" se fac" cu mareaten!ie, pentru a nu se pierde din substan!". Fiola de fixanal se introduce cu adâncitura de la baz" înfundul pâlniei. Dup" ce fiola s-a spart la cap"tul inferior, se prinde bine cap"tul superior, se ridic" pu!in #i se sparge în partea de sus, lovind cu un bisturiu în adâncitura de sus a fiolei. Prin acestorificiu se introduce cu piseta un jet sub!ire de ap" distilat", care poate fi orientat spre cap"tulsuperior #i inferior al fiolei, precum #i în exterior. Dup" ce s-a sp"lat fiola perfect, se spal" #i pere!iipâlniei, se îndep"rteaz" pâlnia #i se aduce cu grij" balonul cotat la semn cu ap" distilat". Solu!ia astfelpreparat" se omogenizeaz" #i se p"streaz" de preferin!" în balonul cotat în care s-a preparat. Uneorisolu!iile etalon se livreaz" gata preparate, în sticle pe care sunt înscrise denumirea solu !iei,

concentra!ia #i factorul.Solu!iile a c"ror concentra!ie este precis cunoscut" se numesc solu!ii titrate.

#

Prin diluarea unei solu!ii de concentra!ie cunoscut" cu o cantitate calculat" #i m"surat" de

solvent. Dac" în laborator exist" o solu!ie de acid sulfuric 1N, cu factorul 1,0000, atunci se poateprepara, de exemplu, 1 litru de solu!ie 0,1 N, prin aducerea a 100 cm3 solu!ie de acid sulfuric 1 N la 1litru de ap" distilat" într-un balon cotat de 1000 cm3.

$

Prin amestecarea a dou" solu!ii ale aceleia#i substan!e având concentra!ii diferite. În acest caz,una din solu!ii trebuie s" aib" o concentra!ie mai mare decât cea dorit", iar cealalt" o concentra!ie maimic". Sc"derea concentra!iei unei substan!e pure dintr-o solu!ie se nume#te diluare, iar m"rimea ei senume#te concentrare. Un mijloc mai comod pentru calculul amestecurilor unor solu!ii este regulaamestecurilor, care se poate aplica numai în cazul amestec"rii a dou" solu!ii din aceea#i substan!",având îns" concentra!ii diferite sau a dilu"rii cu ap" a unei solu!ii mai concentrate. De exemplu,

pentru a afla câte grame de H2SO4 40 % #i de ap" sunt necesare pentru a prepara 500 cm3

solu!ieH2SO4 20% (ρ=1,14 g/cm3) proced"m în felul urm"tor:

! cantitatea de solu!ie de H2SO4 20% va fi egal" cu:

20%SOHg57014,1500Vm 42=⋅=ρ⋅=

! pentru a afla raportul dintre H2SO4 40 % #i ap" necesar prepar"rii solu!iei de 20% aplic"m reguladreptunghiului:• sus în stânga se noteaz" concentra!ia ini!ial" a solu!iei de H2SO4;• la mijloc se noteaz" concentra!ia solu!iei de H2SO4 dorit";• jos în stânga se noteaz" concentra!ia componentului de amestecare, care în acest caz fiind apa


10/33


va avea concentra!ia 0%:• f "când diferen!ele pe diagonal" între numerele care indic" concentra!ia procentual", reies

p"r!ile celor dou" componente care trebuiesc amestecate: pentru H2SO4 rezult" sus în dreapta20 p"r!i, iar pentru ap" în dreapta jos 40 p"r!i. Raportul de amestecare H2SO4 : H2O este deci 20: 40 = 1 : 2:

H2SO4

H2O

40 %

0%

20%

40%20%

! Cantit"!ile de H2SO4 40 % #i ap" necesare pentru a prepara solu!ia de 20% se calculeaz" astfel:3p"r!i ...............................1parte H2SO4 40 %.......................1parte H2O570 g........................................... .... x ........................................... y

42SOHg190=3

1570=x

⋅ OHg380=

3

2570=y 2

⋅

2.1.4. Probleme aplicative1) Se dizolv" 100 grame hidroxid de sodiu în 900 grame de ap" #i se ob!ine o solu!ie cu densitatea =

1,10 g/cm3. S" se exprime concentra!ia solu!iei: procentual, molar, normal #i molal.

R: 10%; 2,75 m; 2,75 N; 2,77 moli/Kg solvent.

2) O solu!ie de acid sulfuric are concentra!ia 20 % #i densitatea = 1,3 g/cm3. S" se calculezeconcentra!ia: molar", molal" #i normal".

R: 2,65 m; 2,55 moli/Kg solvent; 5,3 N.

3) O solu!ie 3 molar de hidroxid de sodiu are densitatea % = 1,1 g/cm3. S" se calculeze concentra!iilesolu!iei: procentual, normal #i molal.

R: 10,90%; 3,06 moli/Kg solvent; 3N.

4) S" se calculeze cantit"!ile de substan!" #i ap" care sunt necesare pentru a prepara: a) 500 gramesolu!ie de NaOH 20 %; b) 2 litri solu!ie 1 molar de KOH; c) cca. 1 Kg solu !ie 0,1 molal de H2SO4; d)1 litru solu!ie 1 molar de HCl; e) 500 cm3 solu!ie de 0,1 normal NaOH. Preciza!i modul în care seprepar" practic fiecare din aceste cinci solu!ii.

R: a) 100 g NaOH; 400 g ap"; b) 112 g KOH; ap" pân" la semnul balonului cotat de 2 l; c)9,8 g H2SO4;1000 g ap"; d) 36,5 g HCl; ap" pân" la semnul balonului cotat de 1 l; e) 2 g

NaOH; ap" pân" la semnul balonului cotat de 500 cm3.

5) S" se calculeze molaritatea solu!iei de hidroxid de potasiu, care con!ine 8,4 grame substan!" dizolvat" în 250 cm3 solu!ie.

R: 0,6 m.

6) S" se calculeze normalitatea solu!iei de acid sulfuric, care con!ine 98 grame acid în 2000 cm3 solu!iei.

R: 1 n.

7) Care este normalitatea #i titrul solu!iei de azotat de sodiu, care are concentra!ia 12,5 % #i densitatea% = 1,185 g/cm3.

R: 1,75 n; T = 0,148 g/cm3

.8) O solu!ie de acid azotic are densitatea % = 1,064 g/cm3 #i titrul T = 0,122 g/cm3. S" se stabileasc"

concentra!ia procentual" #i normal" a solu!iei.

R: 11,4 %; 2 n.

9) O solu!ie de acid sulfuric cu concentra!ia 48 % are densitatea % = 1,38 g/cm3. S" se calculezeconcentra!ia acestei solu!ii în: grame/litru, normalitatea #i molaritatea.

R: 662,40 g/l; 13,51 n; 27,03 m.

10) Ce molaritate are solu!ia care con!ine 49 grame de acid sulfuric în 500 cm3 solu!ie?


11/33


R: 1 m.

11) S" se calculeze normalitatea unei solu!ii ob!inut" prin amestecarea a 200 cm3 solu!ie de acid sulfuric0,2 n cu 400 cm3 solu!ie de acid sulfuric 0,04 m.

R: 0,12 n.

12) Ce volume de solu!ie 0,1 m #i 0,25 m de acid clorhidric sunt necesare pentru a ob!ine 1,5 litri solu!ie0,15 m ?

R: 1 litru solu!ie 0,1 m; 0,1 litri solu!ie 0,25 m.13) Se amestec": 100 cm3 solu!ie 20% de acid sulfuric (% = 1,14 g/cm3) cu 500 cm3 solu!ie 1 m de acid

sulfuric #i 400 cm3 solu!ie 1 n de acid sulfuric. Se cere: concentra!ia molar" #i normal" a solu!ieiob!inut" prin amestecarea celor trei solu!ii.

R: 0,93 m; 1,86 n.

14) Ce cantitate de ap" trebuie ad"ugat" unui litru solu!ie 4 m de H2SO4 pentru ca solu!ia s" ajung" laconcentra!ia 2,5 n ?

R: 2,2 litri.

15) O solu!ie con!ine 280 grame KOH la 1800 ml solu!ie. Ce cantitate de ap" trebuie ad"ugat" pentru casolu!ia s" ajung" la concentra!ia 0,1 m ?

R: 48,2 litri.

16)

Peste cinci litri solu!ie de acid sulfuric 5 n se adaug" 2 litri de ap". S" se determine concentra!ianormal" #i molar" a solu!iei ob!inute.

R: 3,51 n; 1,75 m.

17) În 400 grame solu!ie NaOH 20 % se adaug" 4 moli NaOH #i 10 moli de ap". Care este concentra!iaprocentual" a solu!iei finale ?

R: 32,5 %.

18) Care este concentra!ia normal" a unei solu!ii de acid sulfuric 20 %, dac" densitatea solu!iei este % =1,20 g/cm3 ?

R: 4,89 n.

19) Ce normalitate #i molaritate are solu!ia de acid sulfuric 40 % dac" densitatea solu!iei este % = 1,50

g/cm3

? R: 12,24 n; 6,12 m.

20) Peste 2 Kg solu!ie de CuSO4 se adaug" 0,5 Kg ap" #i se ob!ine o solu!ie de CuSO4 l molal". S" secalculeze molalitatea solu!iei înainte de diluare.

R: 1,3 molal.

21) Se amestec" 400 grame solu!ie 10 % de NaOH cu 400 grame solu!ie 50 % de NaOH #i cu 200 gramede ap". S" se afle concentra!ia procentual" a solu!iei ob!inute.

R: 24 %.

22) Ce cantitate de ap" trebuie ad"ugat" la 500 cm3 solu!ie 68 % de HNO3 cu % = 1,40 g/cm3, pentru a

ob!ine o solu!ie 10 % ?

R: 4060 g.

23)

Într-un proces de fabrica!ie este nevoie de 2800 Kg solu!ie 50 % de H2SO4. Fabrica dispune deH2SO4 de 98 % cu % = 1,84 g/cm3. Câ!i m3 de solu!ie de H2SO4 98 % #i de ap" sunt necesari pentru a

prepara solu!ia dorit" ?

R: 0,7764 m3 H2SO4 98 %; 1,371 m

3 ap"

24) Pentru a ob!ine 1,4 litri solu!ie de NaOH 18 % (% = 1,2 g/cm3) se amestec" o solu!ie 40 % de NaOH(% = 1,4 g/cm3) cu o solu!ie 10 % de NaOH (% = 1,12 g/cm3). În ce rapoarte de mas" #i de volumtrebuie amestecate cele dou" solu!ii ?

R: 4/11; 3,2/11.

25) 150 Kg emulsie de aracet cu un con !inut de 60% substan!" solid" trebuie s" se dilueze cu ap" pân" lao concentra!ie de 40 % substan!" solid". S" se calucleze raportul de amestecare, cantitatea de ap"


12/33


care trebuie ad"ugat" #i greutatea emulsiei diluat".R: 4 : 2; 75 Kg; 225 Kg.

26) Dispunându-se de dou" solu!ii de NaOH, una de 50% #i alta de 20 %, se cere raportul de amestecare#i câ!i m3 trebuie s" se foloseasc" din fiecare solu!ie pentru a ob!ine 80 cm3 solu!ie de NaOH cuconcentra!ia de 40 %.

R: NaOH 20 %: NaOH 50 % = 1:2; 26,7 m3 NaOH 20 % cu 55,3 m

3 NaOH 50 %.

27) Ce cantitate de solu!ie de HCl 10 % este utilizat" la neutralizarea a 2 litri solu!ie de NaOH 3 n ?

R: 2190 grame.

28) Ce cantitatea de ap" trebuie amestecat" cu o solu!ie de H2SO4, care con!ine 12 grame acid în 720 cm3

solu!ie, pentru a prepara o solu!ie de concentra!ie 0,1 m ? Care este normalitatea solu!ieiR: 504,5 cm

3 ap"; 0,2 n.

29) La prepararea unei solu!ii de acid sulfuric se folose#te H2SO4 de 98 % cu % = 1,84 g/cm3. Câ!i cm3

din acest acid sunt necesari pentru a prepara 400 cm3 solu!ie n/2 ?

R: 5,536 cm3 H2SO4 98 %

30) S" se calculeze titrul #i normalitatea unei solu!ii de acid clorhidric, #tiind c" 20 cm3 HCl folosit laneutralizarea unui volum egal de solu!ie de NaOH cu T = 0,00395 g/cm3.

R: 0,0036 g/cm3; n/10.


13/33


1


Lucrarea 8

Determinarea continutului de cenusa din lemn

Prin con!inut de cenu!" din lemn se în!elege partea mineral" r"mas" dup" combustia pân" la mas" constant", la temperatura de 800±50°C a unei probe din materialul de analizat, incinerat"

în condi!ii bine determinate.Cenu#a const" a#adar dintr-un amestec de substan#e minerale solubile (10−25%),

alc"tuite în principal din: carbona!i, sulfa!i, cloruri #i silica!i, cât #i din substan#e mineraleinsolubile (75−90%), constând din: silica!i, fosfa!i, oxizi #i alte combina!ii chimice anorganice.

Luarea !i preg"tirea probelor Luarea #i preg"tirea probelor de lemn se face conform indica!iilor prezentate în lucrarea nr. 4.1.

Aparatur" !i sticl"rie !

Balan!" analitic";! Cuptor electric cu muf ", cu reglarea automat" a temperaturii pân" la 800±50°C. În cazul

determin"rii în continuare a SiO2 temperatura trebuie s" creasc" pân" la 1200°C;! Etuv":! Exicator;! Creuzet de platin", de cuar! sau de por!elan. În cazul când se determin" SiO2 în cenu#" se

va folosi numai creuzetul de platin" sau de aliaj platin"-aur.

# Modul de lucru Într-un creuzet de platin", cuar! sau de por!elan, calcinat pân" la mas" constant", se

cânt"re#te la balan!a analitic", cu o precizie de 0,0002 g, o cantitate din proba de analizat, în

func!ie de con!inutul probabil de cenu#", conform tabelului nr. 4.7. Separat, pe o alt" por!iune dematerial, se determin" umiditatea acestuia, conform uneia din metodele prezentate în lucrarea nr.4.2.

Tabelul 8.1 Cantitatea de material absolut uscat" necesar" pentru determinarea con!inutului decenu#" din lemn

Con!inutul decenu#" presupus

al probei, %

Cantitatea de materialabsolut uscat luat

pentru analiz", în g

Diferen!a admisibil" între valorileprocentuale dintre dou"

determin"ri ale con!inutului decenu#"

0,2−0,5 10 0,02

Peste 0,5−1,0 5 0,04Peste 1,0−5,0 3 0,06Peste 5,0− 0,7 1 0,10

Creuzetul cu materialul de analizat se calcineaz" u#or la flac"ra mic" a unui bec de gaz, pân" ladispari!ia fumului rezultat din ardere, observând s" nu se piard" materialul din creuzet. Dup" aceasta,creuzetul cald se introduce în cuptor la temperatura de 800±50°C #i se calcineaz" timp de 3 ore.

Dup" calcinare, se introduce creuzetul într-un exicator #i se acoper" cu capacul. Acesta selas" 30 minute în cazul creuzetului de platin" #i o or" în cazul creuzetului de por!elan. Apoi se


14/33


2

cânt"re#te la balan!a analitic". Se calcineaz" din nou creuzetul 30 minute, se r"ce#te #i secânt"re#te. Opera!iile de calcinare, r"cire #i cânt"rire se repet" pân" se ajunge la mas" constant".

Se consider" c" s-a ajuns la mas" constant", atunci când diferen!a dintre rezultatele a dou" cânt"riri succesive la interval de minim 30 minute nu dep"#e#te 0,0005 g.

$

Exprimarea rezultatelor Con!inutul de cenu#" din lemn, exprimat în procente fa!" de materialul absolut uscat luat ini!ial în

lucru, se calculeaz" cu formula:

100)U100(m

100mCenu#"%

0

1⋅

−⋅

⋅

=

în care:m1 = masa reziduului ob!inut la calcinarea probei, în g;m0 = masa probei de rumegu# uscat la aer, luat în lucru, în g;U = umiditatea probei de rumegu# uscat la aer, în %.

În caz de litigiu se va !ine seama de indica!iile prezentate în tabelul nr. 4.7., potrivit c"roradiferen!a dintre dou" determin"ri paralele trebuie s" fie cuprins" numai între anumite limite precise.

Când cenu#a rezultat" prezint" o culoare prea închis", aceasta se trateaz" cu 2-3 pic"turi

de solu!ie de ap" oxigenat" 3%, se evapor" lichidul #i se supune din nou la calcinare.Pentru determinarea con!inutului de cenu#", de regul", se folose#te rumegu#ul rezultat dela determinarea umidit"!ii lemnului prin metoda usc"rii.

Rezultatele ob!inute în experiment"rile de laborator se vor înscrie în tabelul de mai jos:

m0 m1 UCon!inutulde cenu#"

Nrcrt.

Materialul analizat[g] [g] [%] [%]

1. Lemn de r"#inoase2. Lemn de foioase

3. Coaj" din lemn de

r"#inoase4. Coaj" din lemn de foioase


15/33

!"#$%"&$% ()*+*"!,+-./.* 0123 4%$56 76(68*+"%

2

!"#$%&'#()(%)!"#$%&'(#$ +#" ,&)'-$

.)/01()(%) +% 2"3#"%)4%5"010#

6%7)&()5%"(01 84684

40/&)&%) 9:

;(#/1)% '# %/


16/33

!"#$%"&$% ()*+*"!,+-./.* 0123 4%$56 76(68*+"%

0

;B%.#,&, ;D*:"&$% E"? ?B"/"&$%

9/":$- *-@*:, *$@ 4*?,&" 4"/-*, @, ?,B"%"%, FB*:.%"%,G

="/$- H.%&> I,5%*A,%,-& @,?:,-@,-& I,5%*A,%,-&* :. %,5/.D

4"/-*,?*+B/" 4"/-*, =.:)-,% E"? @, 5*/&%"%, *- J*@

8%$+B" @, "B" 8%,B*,@ C.B$%& @, :%,.>,&


17/33

!"#$%"&$% ()*+*"!,+-./.* 0123 4%$56 76(68*+"%

K

C*&" @, ">#,?& (%,.>,& C&"&*J

C&"&*J B,-&%. B*B,&, C&"&*J B,-&%. ,B%.#,&, =,: @, A"> =.-?,-

L-,/ (/,+" 7$)% (/,+"

7.5" (/,?&, B,-&%. :%,.>,&* ="/"-&" ,/,:&%$-*:"

7$M"% ?* B*?&*/ 4"%" @, :".:*.: L-?&"/"&*, @, @*?&*/"%,


18/33


1


Lucrarea 6

Determinarea continutului global de hemiceluloze din lemn

Hemicelulozele reprezint! o grup! important! de polizaharide, fiind dup! celuloz! celemai r!spândite substan"e organice, care apar în mod natural în plante. Acestea mai sunt denumite#i polizaharide necelulozice. Spre deosebire de celuloz!, hemicelulozele se hidrolizeaz! multmai u#or în prezen"a acizilor minerali dilua"i #i se dizolv! mai u#or în solu"ii alcaline diluate, cuexcep"ia a#a-numitelor hemiceluloze rezistente.

Dup! capacitatea de hidroliz!, hemicelulozele se pot clasifica în: hemiceluloze u!orhidrolizabile #i hemiceluloze greu hidrolizabile. Hemicelulozele greu hidrolizabile, la fel ca #iceluloza, au rol de structur! în peretele celular, iar cele u#or hidrolizabile îndeplinesc func"ia desubstan"e de rezerv!.

Hemicelulozele alc!tuiesc o clas! important! de polizaharide, a c!ror macromolecule suntalc!tuite din unit!"i elementare de monozaharide, care con"in 5 sau 6 atomi de carbon.Polizaharidele alc!tuite din monozaharide con"inând 5 atomi de carbon se numesc pentozane, iarcele care con"in 6 atomi de carbon se numesc hexozane. În prezen"a acizilor minerali dilua"i areloc procesul de hidroliz!, în urma c!ruia din pentozane se formeaz! pentoze, iar din hexozanerezult! hexoze:

(C5H8O4)n H2On+ n C5H10O5

Pentozane Pentoz"

(C6H10O5)n H2On+ n C6H12O6

Hexozane Hexoz"

Pentru determinarea con"inutului global de hemiceluloze din lemn se folose#te metoda dehidroliz! a acestora cu acid sulfuric diluat.

Luarea !i preg"tirea probelor Luarea #i preg!tirea probelor de lemn se face conform indica"iilor prezentate în lucrarea nr. 4.1.

Aparatur" !i sticl"rie ! Instala"ie de laborator pentru

determinarea con"inutului global dehemiceluloze din lemn (fig. 4.13.);

! Balan"! analitic!;! Etuv!;! Exicator;! Creuzet filtrant de sticl! 1 G 1 sau 1 G 2.

#

Reactivi ! H2SO4, solu"ie 2%; ! Alcool etilic.

$ Modul de lucru Într-un balon de 250 cm3 (2) se introduc 1−2 g rumegu# de analizat, cânt!rit la balan"!

analitic! cu o precizie de 0,0002 g #i 100 cm3 solu"ie de acid sulfuric 2%. Se adapteaz! labalon un refrigerent de aer (3) #i se aduce con"inutul acestuia la fierbere.


19/33


2

Dup! 15 minute (t1), întregul con"inut al balonului sefiltreaz! printr-un creuzet filtrant de sticl! 1 G 1 sau 1 G 2,care a fost mai întâi cur!"at cu amestec oxidant (reactivul22) sp!lat, uscat #i adus la mas! constant!. În lipsacreuzetelor filtrante se poate folosi #i o hârtie de filtru, înprealabil cânt!rit! într-o fiol! de cânt!rire, iar filtrarea seface pe o pâlnie Büchner. Rumegu#ul din creuzetul filtrant,

respectiv hârtia de filtru din pâlnia Büchner, se spal! cuap! distilat! cald! pân! la reac"ie neutr!, verificarea apelorde sp!lare efectuându-se cu indicator ro#u de metil sau cuhârtie indicatoare de pH. În final se face o sp!lare cu alcooletilic. Creuzetul filtrant cu rumegu# se usuc! apoi într-oetuv! la temperatura de 103 ± 2oC. În cazul în care lafiltrare s-a folosit hârtie, atunci uscarea acesteia împreun! cu rumegu#ul hidrolizat se va face în fiola de cânt!rire.Dup! uscare, proba se r!ce#te în exicator #i se cânt!re#tedin nou la aceea#i balan"! analitic!. Opera"iile de uscare,r!cire #i cânt!rire se repet! pân! se ajunge la greutateconstant! (m1).

Rumegu#ul este readus din creuzetul filtrant în balonul(2) #i fiert din nou timp de 15 minute (t2) cu 100 cm

3 solu"ie de H2SO4 2%. Materialul fibros este apoi filtrat prinacela#i creuzet filtrant #i sp!lat pân! la reac"ie neutr!.Opera"iile de uscare, r!cire #i cânt!rire se vor repeta dinnou pân! se ajunge la greutate constant! (m2).

Aceea#i prob! de rumegu# se va mai fierbe înc! de dou! ori, exact în acelea#i condi"ii, timp de 15 minute fiecare (t3 #i respectiv t4), dup! care se vor repeta opera"iile de sp!lare,

uscare #i cânt!rire, ob"inându-se în final cele dou! greut!"i constante corespunz!toare (m3 #irespectiv m4).

$

Exprimarea rezultatelor Con"inutul de hemiceluloze îndep!rtate din lemn dup! primul proces de hidroliz! cu

solu"ie de H2SO4 2%, (H1), se calculeaz! folosind rela"ia:

100U)(100m

100)m(m=H%

0

101 ⋅

−⋅

⋅−

în care:m0 = masa rumegu#ului luat ini"ial în lucru, în g;m1 = masa rumegu#ului r!mas, dup! timpul t1, în g;U = umiditatea materialului ini"ial, în %.

În mod identic se vor calcula #i cantit!"ile de hemiceluloze hidrolizate (H2, H3 #i H4) din

aceea#i prob! de rumegu#, dup! tratamentele efectuate la duratele de timp t2, t3 #i t4:100

U)(100m

100)m(m=H%

0

202 ⋅

−⋅

⋅−

100U)(100m

100)m(m=H%

0

303 ⋅

−⋅

⋅−

100U)(100m

100)m(m=H%

0

404 ⋅

−⋅

⋅−

Viteza medie a reac"iei de hidroliz! a hemicelulozelor globale din lemn (v1), la timpul t1, se vacalcula cu formula:

Fig. 6.1 Instala ! ie de laborator

pentru determinarea

con ! inutului global de

hemiceluloze din lemn: 1-bec


20/33


3

[ ]g/min0t

mmv

1

101

−

−

=

în care:mo = masa rumegu#ului luat ini"ial în lucru, în g;m1 = masa rumegu#ului uscat r!mas dup! timpul t1, în g;t1 = durata primului tratament de hidroliz!, în min.

În mod identic se vor calcula #i vitezele medii de hidroliz! (v2, v3 #i v4) pentru duratele detimp t2, t3 #i t4:

[ ]g/min tt

mmv

12

212

−

−

= [ ]g/mintt

mmv

23

323

−

−

= [ ]g/mintt

mmv

34

434

−

−

=

Rezultatele ob"inute în urma experiment!rilor din laborator se vor înscrie în tabelulurm!tor:

t1= 15min t2=30 min t3 = 45 min t4= 60 minm0 U m1 H1 v1 m2 H2 v2 m3 H3 v3 m4 H4 v4

[g] [%] [g] [%] [g/min] [g] [%] [g/min] [g] [%] [g/min] [g] [%] [g/min]

Pe baza datelor ob"inute experimental se vor trasa apoi urm!toarele trei grafice: m = f(t), H=f(t), v= f(t). Curbele rezultate trebuie s! aib! în final alura celor prezentate în graficele din figura 4.14.

a b cFig.4.14. Varia ! ia masei (a), a con ! inutului de hidrolizat (b) "i a vitezei medii de

reac ! ie de hidroliz# (c) a hemicelulozelor globale în func ! ie de timp.


21/33


1


Lucrarea 5

Determinarea continutului de celuloza din lemn

5.1. Reac!ii de identificare a celulozei din lemn Celuloza poate fi identificat! din materialele vegetale printr-o serie de reac"ii de culoare,

cum ar fi:Reac!ia de iod în iodur" de potasiu

La tratarea cu solu"ie de iod în iodur! de potasiu, materialul vegetal care con"ine celuloz! secoloreaz! în albastru. Aceast! reac"ie are loc numai dac! se adaug! câteva pic!turi de acidsulfuric concentrat. În absen"a acidului sulfuric, materialul se coloreaz! în galben-brun.

Reac!ia cu iod în clorur" de zinc La umectarea materialului celulozic cu o solu"ie de iod în clorur! de zinc, acesta se coloreaz! înalbastru-violet.

#

Reac!ia cu ro#u de Congo Materialul celulozic tratat cu o solu"ie de ro#u de Congo se coloreaz! în ro#u.$

Reac!ia cu acetat de cupru #i ferocianur" de potasiu Materialul celulozic tratat cu o solu"ie format! din acetat de cupru (CH3COO)2Cu #i ferocianur! de potasiu, K3[Fe(CN)6], se coloreaz! în ro#u.

5.2. Determinarea con!inutului de celuloz" din lemn Determinarea cantitativ! a celulozei din lemn se bazeaz! pe stabilitatea relativ! a

celulozei fa"! de ac"iunea unor reactivi chimici, cum ar fi: ap!, alcooli, alcalii, acizi dilua"i, clor,dioxid de clor, etc., care dizolv! sau descompun atât restul poliozelor din lemn (hemicelulozele)cât #i lignina, transformându-le în produse solubile.

Pentru determinarea con"inutului de celuloz! din lemn s-au elaborat mai multe metode,toate bazându-se pe hidroliza u#oar! a hemicelulozelor #i oxidarea mult mai blând! a ligninei.Principalul dezavantaj al acestor metode const! în lipsa unui criteriu riguros pentrucaracterizarea purit!"ii celulozei ob"inute. Celuloza astfel separat! din lemn, indiferent de metodafolosit! pentru determinare, con"ine întotdeauna o cantitate mai mic! sau mai mare de altepolizaharide, în special pentozane, care nu pot fi îndep!rtate în timpul analizei.

5.2.1. Metoda de dozare nitro-alcoolic" Metoda nitric! de dozare a celulozei din lemn în mediu alcoolic, se bazeaz! pe ac"iunea

dizolvan"ilor organici, în special a alcoolilor, asupra materialului lemnos, care la temperatur! ridicat! #i în prezen"a unei cantit!"i mici de acizi minerali, dizolv! aproape complet lignina #ipolizaharidele u#or hidrolizabile.

Prin ac"iunea acizilor minerali se produce astfel distrugerea leg!turilor chimice dintreceluloz! #i ceilal"i componen"i chimici ai lemnului, respectiv lignin! #i hemiceluloze, cât #idintre lignin! #i hemiceluloze. Lignina astfel separat! reac"ioneaz! cu alcoolul, formând acetalisau eteri solubili în excesul de alcool. Dizolvarea polizaharidelor u#or hidrolizabile se producedatorit! procesului de alcooliz!, care decurge mai intens decât hidroliza.

Luarea #i preg"tirea probelor Luarea #i preg!tirea probelor de material lemnos se face conform indica"iilor prezentate



22/33


2

Aparatur" #i sticl"rie ! Instala"ie de laborator pentru determi-narea con"inutului de celuloz! din lemn (fig. 4.11);

! Creuzet filtrant 1 G 3 (sau pâlnie Büchner);! Tromp! de vid;! Cilindri grada"i;! Etuv!;! Exicator;

!

Balan"! analitic!.

$ Modul de lucru Într-un balon de sticl! cu fundul plat de 150−250 cm3,

prev!zut cu #lif (2), se introduce circa 1 g de rumegu# uscat la aer, cânt!rit la balan"a analitic! cu o precizie de0,0002 g #i 25 cm3 amestec format din: 5 cm3 acid azoticconcentrat #i 20 cm3 alcool etilic 96%.

ATEN$IE !!! Amestecul format dintr-un volum deacid azotic concentrat #i patru volume de alcool etilicse prepar" separat într-o sticl" pentru reactiv. Laprepararea acestui amestec se m!soar! mai întâi cu

cilindrul cei 20 cm3 alcool etilic 96%, care se toarn! însticla pentru reactiv, apoi se m!soar! cu un alt cilindru cei5 cm3 de acid azotic concentrat, care se toarn! în pic!turipeste alcoolul etilic, sub continua agitare a sticlei.ATEN$IE !!! Pentru a se evita producerea deaccidente, care pot avea loc datorit" reac!iei violente

dintre alcoolul etilic #i acidul azotic concentrat, se va

turna întotdeauna cu grij", în cantit"!i mici #i sub

agitare continu", acidul azotic peste alcool #i nu invers. La balonul (2) se monteaz! refrigerentul ascendent de

ap! (3) #i totul se înc!lze#te la fierbere pe o baie de ap! (1) timp de o or!. Se las! apoi s! sedecanteze rumegu#ul, iar stratul de lichid separat de rumegu# se trece într-un creuzet filtrant 1G 3, în prealabil uscat #i cânt!rit. În lipsa creuzetului filtrant se poate folosi pentru filtrare #i opâlnie Büchner.

Filtrarea se face la o tromp! de vid. Urmele de rumegu# trecute pe filtru se readuc înbalonul de fierbere cu 25 cm3 amestec de alcool etilic #i acid azotic proasp!t preparat, înpropor"iile indicate pentru fierberea din prima or!. Se monteaz! refrigerentul de ap! #i sefierbe con"inutul balonului înc! o or!, dup! care se decanteaz! din nou materialul. Dup! trecerea lichidului prin acela#i creuzet filtrant, se repet! opera"ia de fierbere de înc! 3−4 ori,de fiecare dat! cu amestec de alcool etilic-acid azotic proasp!t preparat. Sfâr#itul delignific!riise poate verifica prin lipsa unei colora"ii ro#ii, ap!rut! la tratarea reziduului cu floroglucin! clorhidric!. Dup! ultimul tratament, celuloza ob"inut! se filtreaz! prin acela#i creuzet filtrant1 G 3, se spal! cu 10 cm3 amestec proasp!t de alcool etilic-acid azotic, apoi cu ap! distilat!

fierbinte pân! la reac"ia neutr!. Verificarea apelor de sp!lare se face cu indicator ro#u de metil.Creuzetul filtrant cu celuloz! ob"inut! se usuc! apoi pân! la mas! constant! într-o etuv!,la temperatura de 103 ± 2°C, dup! care se r!ce#te într-un exicator #i se cânt!re#te la balan"aanalitic!.

%

Exprimarea rezultatelor Con"inutul de celuloz!, raportat la 100 g de material lemnos absolut uscat luat în lucru, se

calculeaz! dup! formula:

Fig. 5.1 Instala ! ie de laborator pentru determinarea

con ! inutului de celuloz" din

lemn: 1-baie electric" de ap" ; 2-

balon cu fund rotund;

3-refrigerent ascendent de ap" .


23/33


3

100U)(100m

100m !Celuloz %

1

2⋅

−⋅

⋅

=

în care:m1 = masa rumegu#ului ini"ial luat în lucru, în g;m2 = masa celulozei ob"inut! dup! uscare, în g;U = umiditatea rumegu#ului, în %.

5.2.2. Metoda de dozare nitro-alcalin" Prin acest procedeu, sub ac"iunea unei solu"ii diluate de acid azotic la temperatur! ridicat!

are loc oxidarea #i nitrarea par"ial! a ligninei din lemn. Lignina oxidat! #i par"ial nitrat! devineastfel solubil! în solu"ia de hidroxid de sodiu.

Solu"ia diluat! de acid azotic produce la temperatur! ridicat! #i hidroliza polizaharideloru#or hidrolizabile, fapt pentru care celuloza ob"inut! prin acest procedeu con"ine o cantitatemaxim! de alfa-celuloz!.

Luarea #i preg"tirea probelor Luarea #i preg!tirea probelor de lemn se face conform indica"iilor prezentate în lucrarea nr. 4.1.

Aparatur" #i sticl"rie !

Instala"ie de laborator pentrudeterminarea con"inutului de celuloz! din lemn (fig.4.11.);

! Creuzet filtrant de sticl! 1 G 3 (saupâlnie Büchner);

!

Tromp! de vid;! Cilindri grada"i;! Etuv!;! Exicator;! Balan"! analitic!.

# Reactivi ! Acid azotic, solu"ie 3 %; ! Hidroxid de sodiu, solu"ie 3%.

$ Modul de lucru În balonul de sticl! (2) se introduce circa 1 g de rumegu# uscat la aer, cânt!rit la balan"a

analitic! cu o precizie de 0,0002 g #i 15−20 cm3

solu"ie de acid azotic 3%. Se adapteaz! apoirefrigerentul ascendent de ap! (3) #i se fierbe con"inutul balonului pe o baie de ap! (1) timp de30 de minute. Dup! decantarea materialului, solu"ia de acid azotic cu hemicelulozele hidrolizatese trece într-un creuzet filtrant 1 G 3, uscat #i cânt!rit în prealabil. În lipsa creuzetului filtrant sepoate folosi pentru filtrare #i o pâlnie Büchner. Filtrarea se face la o tromp! de vid. Urmele derumegu# trecute pe filtru se readuc în balonul de reac"ie cu pu"in! solu"ie de hidroxid de sodiu3%. Peste rumegu#ul din balon se adaug! 20−25 cm3 solu"ie de hidroxid de sodiu 3%.

Se monteaz! refrigerentul de ap! #i se fierbe din nou con"inutul balonului timp de 30 deminute. La sfâr#itul fierberii, con"inutul balonului se filtreaz! prin acela#i creuzet filtrant saupâlnie Büchner, sp!lându-se bine celuloza ob"inut! cu ap! distilat! fierbinte pân! la reac"ianeutr!. Verificarea apelor de sp!lare se face prin reac"ie cu fenolftalein!. Se usuc! apoi creuzetulfiltrant cu celuloza pân! la mas! constant! într-o etuv!, la temperatura de 103±2°C, dup! care se

r!ce#te într-un exicator #i se cânt!re#te la balan"a analitic!.

% Exprimarea rezultatelor Con"inutul de celuloz! ob"inut, raportat la 100 g material lemnos absolut uscat luat în

lucru, se calculeaz! cu rela"ia folosit! la metoda de dozare nitro-alcoolic!.Rezultatele ob"inute în experiment!rile de laborator se vor înscrie în tabelul de mai jos:


24/33


4

Con"inutul de celuloz!

m1 m2 UMetodanitro-

alcoolic!

Metodanitro-alcalin!

crt.Specifica"iamaterialului

analizat[g] [g] [%] [%] [%]

1. Lemn der!#inoase

2. Lemn de foioase


25/33


5


26/33


1


Lucrarea 7

Identificarea si determinarea continutului de lignina din lemn

7.1. Reac!ii de identificare a ligninei din lemn Lignina din !esuturile vegetale d" cu unii reactivi chimici o serie de reac!ii de culoare

specifice. În cazul ligninelor izolate îns" din lemn, acestea nu dau întotdeauna reac!ii specifice deculoare. Dintre reac!iile de culoare ale ligninei, cele cu fenolii #i cu aminele aromatice sunt maicunoscute #i mai mult utilizate.

7.1.1 Reac!ii de culoare cu fenoli Dintre reac!iile de culoare ale ligninei cu fenolii, cea mai cunoscut" #i caracteristic" este

reac!ia cu floroglucina, cunoscut" sub denumirea de reac!ia Wiesner. Aceast" reac!ie estepozitiv" numai pentru lignina din lamela median" #i peretele primar al membranei celulare

vegetale. Reac!ia const" în tratarea lemnului cu 1−2 pic"turi de solu!ie alcoolic" 1% defloroglucin" (reactivul 23), la care se adaug" acid sulfuric concentrat sau acid clorhidric 12%.Între aldehida coniferilic" din lemn #i floroglucin" are loc o reac!ie de condensare, care duce laformarea unui produs colorat ro#u-violet, conform reac!iei chimice:

++ H ClOH

HO

HO

CO

HCH

OCH3

HO CH

Aldehid" coniferilic" Floroglucin"

CH H2O+OH

HO

HO

ClCH

OCH3

HO CH

Pentru identificarea calitativ" a ligninei se mai pot folosi #i al!i fenoli, care dau dup" circao or" colora!iile caracteristice prezentate în tabelul nr. 4.3. Materialul de analizat se umeze#te înprealabil cu HCl 12%, apoi cu ajutorul unei baghete de sticl" se picur" în acela#i punct 1−2pic"turi din solu!iile de fenoli.

7.1.2

Reac!ii de culoare cu amine aromatice Reac!iile de culoare ale !esuturilor lignificate cu aminele aromatice sunt condi!ionate, deasemenea, de prezen!a aldehidei coniferilice nemodificat". La tratarea !esuturilor lemnoase cu uneleamine aromatice se ob!in colora!iile prezentate în tabelul nr. 4.4. Reac!iile de culoare se efectueaz" îngeneral cu solu!ii de amine în HCl 0,1 N având concentra!ia 0,1 N.


27/33


2

Tabelul 7.1.Culori ob!inute prin tratarea!esuturilor vegetale lignificate cufenoli în mediu de acid clorhidric

Tabelul 7.2.Culori ob!inute prin tratarea!esuturilor lignificate cu aminearomatice

Nrcrt

Reactivulchimic

CuloareaNrcrt

Reactivulchimic

Culoarea

1. Fenol verde-alb"strui 1 Anilin" galben-portocaliu

2. Cresol verzui 2 Benzidin" galben-portocaliu

3. o-, sau m-Cresol

albastru intens 3 Difenilamin"

verde

4. p-Cresol verde-m"sliniu 4 α-Naftilamin"

ro#u

5. α-Naftol alabastru-verzui

5 β-Naftilamin"

ro#u

6. β-Naftol roz 6 p-Nitroanilin"

ro#u-c"r"miziu

7. Orcin" ro#u-închis 7 p-Toluidin" galben8. Pirocatehin" verde-alb"strui9. Pirogalol albastru-verzui

10. Hidrochinon" verde-m"sliniu11. Hidroxihidro-

chinon" verde deschis

7.1.3

Reac!ia de culoare pentru deosebirea lemnului de foioase de cel de r"#inoase

(reac!ia Mäule) Aceast" reac!ie este condi!ionat" de prezen!a în macromolecula de lignin" a aldehidei

siringilice. Întrucât ea se g"se#te în cantit"!i mai mari în speciile de foioase, reac!ia este pozitiv"

numai pentru aceste specii. Reac!ia Mäule este pozitiv" îns" numai pentru lignina din pere!iisecundari ai membranei celulelor lemnoase #i negativ" pentru lignina din lamela median" #iperetele primar.

Dou" epruvete mici de lemn, una din foioase #i cealalt" de r"#inoase, se introducconcomitent într-o solu!ie de KMnO4 0,1N (sau 1%) în care sunt l"sate în imersie timp de 20minute. Apoi, epruvetele sunt scoase cu ajutorul unei pensete #i sp"late cu ap" rece timp de 5−10minute.

Epruvetele sunt apoi introduse într-o solu!ie de HCl 12%, în care se !in timp de 5 minute,dup" care sunt scoase cu penseta #i sp"late din nou cu ap", pentru îndep"rtarea eventualelor urmede MnO2 r"mase pe epruvete.

Epruvetele sunt introduse în cele din urm" într-o solu!ie concentrat" de amoniac, pentruneutralizare, în care se !in aproximativ 2 minute, dup" care se scot #i se spal" bine cu ap" rece

pentru a îndep"rta mirosul de amoniac. Epruveta din lemn de r"#inoase se coloreaz" în brundeschis, necaracteristic, iar cea de foioase se coloreaz" în ro#u-violet.

7.2. Determinarea con!inutului de lignin" din lemn Determinarea cantitativ" a ligninei din lemn poate fi efectuat", în principiu, prin metode

directe #i metode indirecte.! Metodele directe

Metodele directe se bazeaz" pe solubilitatea holocelulozei, prin hidroliz" acid" cu acidsulfuric sau acid clorhidric, urmat" de determinarea gravimetric" a ligninei r"mas" careziduu insolubil (metoda Klason, metoda Klason-Komarov, metoda Willstaedter).


28/33


3

! Metodele indirecte Metodele indirecte de determinare a ligninei se bazeaz", fie pe determinarea grupelormetoxil (metoda Kürschner-Schweitzpacherova), fie pe baza unor reac!ii caracteristiceale ligninei de a fixa clorul, bromul sau pe solubilizarea complet" a acesteia cu bioxid declor în piridin".

Pentru determinarea con!inutului de lignin" din probele de analizat este necesar s" se

efectueze în prealabil extrac!ia acestora cu ap" fierbinte, pentru îndep"rtarea substan!elorsolubile în ap", inclusiv a taninului #i extrac!ia cu alcool-benzen, pentru înl"turarea r"#inilor,cerurilor #i gr"similor. Pentru cazul speciilor lemnoase cu un con!inut mare de tanin (stejarul,castanul, salcia, etc.) se recomand" ca înaintea acestor dou" extrac!ii s" se fac" o extrac!ie numaicu alcool. Întrucât con!inutul de lignin" se raporteaz" la proba de material uscat #i lipsit" desubstan!e minerale, determinarea ligninei este înso!it" de determinarea umidit"!ii #i a cenu#ei dinproba de analizat.

În cele ce urmeaz" se prezint" în detaliu metoda direct" Klason-Komarov, pentrudeterminarea con!inutului de lignin" din lemn.

Luarea #i preg"tirea probelor Luarea #i preg"tirea probelor de lemn se face conform indica!iilor prezentate în lucrarea nr. 4.1.,

cu men!iunea c" se supune la analiz" materialul dincare s-au extras în prealabil substan!ele extractibile cuap" #i alcool-benzen.

Aparatur" #i sticl"rie ! Instala!ie de laborator pentru determinarea

con!inutului de lignin" din lemn (fig. 4.12.);! Balan!" analitic";! Cuptor electric, reglabil la 750±50°C;! Etuv";! Exicator;! Tromp" de vid;

!

Termostat;! Pahar Berzelius de 100 cm3;! Creuzete filtrante (1 G 3 pentru plop #i

molid, 1 G 4 pentru fag);! Creuzete de calcinare.

#

Reactivi ! Acid sulfuric, solu!ie 72% (d=1,64);! BaCl2, solu!ie 10%.

$

Modul de lucru Într-un pahar Berzelius de 100 cm3 se

cânt"re#te la balan!a analitic" 1 g de rumegu# extras cu ap" cald" #i alcool-benzen, uscat la aer,

cu o precizie de 0,0002 g, peste care se adaug" 15 cm3 H2SO4 solu!ie 72%. Se amestec" rapidcu o baghet" de sticl" turtit" la cap"t #i se las" s" stea într-un termostat la temperatura de25±0,5°C timp de 2,5 ore.

Periodic se amestec" con!inutul paharului cu bagheta de sticl", pentru a se evitaaglomerarea materialului. Dup" expirarea timpului de reac!ie, se aduce cantitativ con!inutulpaharului Berzelius cu ajutorul a 200 cm3 ap" distilat" în balonul cu fund rotund (2) al instala!iei(fig. 4.12.). Se monteaz" refrigerentul ascendent de aer (3) #i se fierbe timp de o or". Se las"

Fig. 7.1. Instala ! ie de laborator pentru determinarea con ! inutului de

lignin" din lemn prin metoda Klason-

Komarov: 1-bec de gaz; 2-balon cu-


29/33


4

lignina s" se decanteze #i apoi întreg con!inutul balonului se filtreaz" printr-un creuzet filtrant 1G 3 sau 1 G 4, în prealabil uscat pân" la pondere constant". În lipsa creuzetului filtrant se poatefolosi #i o hârtie de filtru, uscarea #i aducerea la mas" constant" efectuându-se în acest caz într-ofiol" de cânt"rire. Lignina r"mas" în creuzetul filtrant sau pe hârtia din pâlnia Büchner, se spal" bine cu ap" fierbinte pân" la absen!a ionului SO-24 din apele de sp"lare. Lipsa unui precipitat albcu solu!ia de BaCl2), Creuzetul filtrant sau hârtia de filtru cu lignina sp"lat" se usuc" într-o etuv",la temperatura de 103±2°C, apoi se r"ce#te într-un exicator #i se cânt"re#te la aceea#i balan!"

analitic". Opera!iile de uscare, r"cire #i cânt"rire se repet" pân" când se ajunge la mas" constant".Pentru introducerea corec!iei, datorit" con!inutului de cenu#", lignina secalcineaz". În cazul în care s-au folosit pentru filtrare creuzete filtrante, se desprinde cu ajutorulunui ac sub!ire o cantitate din lignina uscat" #i se trece într-un creuzet de calcinare, în prealabiluscat, calcinat #i cânt"rit pân" la mas" constant". Aceasta se cânt"re#te la balan!a analitic" #i apoise calcineaz" în cuptor la 750±50°C. Dup" opera!iile de calcinare, r"cire #i cânt"rire pân" lamas" constant" se determin" apoi con!inutul de cenu#" raportat la lignina folosit".

%

Exprimarea rezultatelor Con!inutul de lignin" exprimat în procente fa!" de materialul absolut uscat luat în lucru se

calculeaz" folosind rela!ia:

100U)(100m

b)(100c)(m =Lignin"%

1

2 ⋅−⋅

−⋅−

în care:m1 = masa de material fibros extras #i uscat la aer luat în lucru, în g;m2 = masa ligninei ob!inut" dup" uscare, în g;c = con!inutul de cenu#" din lignin", în %;b = con!inutul de substan!e extrase cu ap" cald" #i alcool-benzen din

prob", raportat la masa materialului absolut uscat luat în lucru, în%;

U = umiditatea rumegu#ului extras #i uscat la aer, în %;

Rezultatele ob!inute în urma experiment"rilor de laborator se vor înscrie în tabelulurm"tor:

m1 m2 c b UCon!inutulde lignin"

Nr.crt.

Materialulanalizat

[g] [g] [%] [%] [%] [%]

1. Lemn der"#inoase

2. Lemn de foioase


30/33


1


Lucrarea 4

Determinarea continutului de substante extractibile in solventi organici

Extrac!ia lemnului cu diferi!i solven!i organici constituie o opera!ie preliminar" în analizacompozi!iei chimice a lemnului sau a altor materii prime fibroase, pentru a preîntâmpina erorile

în determinarea celorlal!i componen!i chimici a acestora.Solven!ii organici favorizeaz" extragerea urm"toarelor substan!e chimice din lemn: r"#ini,

ceruri, gr"simi, acizi gra#i, fitosterine, hidrocarburi nevolatile, o parte din substan!ele solubile înap".

Pentru determinarea substan!elor extractibile din lemn se pot utiliza solven!i organici ca:alcoolul etilic, benzenul, amestecul de alcool etilic #i benzen în diferite propor!ii volumetrice,acetona, eterul etilic, eterul de petrol, hidrocarburi clorurate (diclormetan, dicloretan). To!i ace#tisolven!i organici se pot utiliza singuri, în amestec sau prin ac!iuni succesive.

Dup" capacitatea lor de dizolvare, solven!ii organici mai sus prezenta!i pot fi dispu#i înurm"toarea ordine descresc"toare: amestec alcool etilic-benzen, alcool etilic, aceton",diclormetan, dicloretan, benzen, eter etilic, eter de petrol.

♦ Amestecul de alcool etilic-benzen, în diferite propor!ii volumetrice, prezint" capacitateamaxim" de extrac!ie, îndep"rtând suplimentar taninurile #i substan!ele colorate;

♦ Alcoolul etilic, de#i dizolv" bine cerurile #i gr"simile, prezint" dezavantajul c" dizolv" #ial!i componen!i chimici ai lemnului (polizaharide, frac!iuni ligninice);

♦

Acetona dizolv" foarte bine r"#inile #i gr"simile;♦ Diclormetanul dizolv" r"#inile, cerurile #i gr"simile;♦

Benzenul, de#i d" rezultate bune, este împiedicat în ac!iunea sa de prezen!a apei în cazulmembranelor celulare foarte umede;

♦ Eterul etilic extrage r"#inile #i gr"simile, f "r" a afecta ceilal!i componen!i chimici din

lemn. Se recomand" folosirea eterului etilic anhidru, lipsit de peroxizi, pentru a evitapericolul de explozie.

Deoarece compozi!ia chimic" a r"#inilor con!inute în lemn este foarte complex", iarsepararea lor cantitativ" de celelalte substan!e extractibile fiind destul de dificil", în analizachimic" a lemnului s-a convenit s" se determine cantitatea global! medie a substan"elorextractibile cu diferi"i solven"i organici. Având în vedere eficacitatea maxim" posibil" atratamentului cu amestec de alcool etilic-benzen #i diclormetan, în aceast" lucrare se prezint" detaliat doar extrac!ia lemnului cu ace#ti doi solven!i organici, în care se dizolv" r"#inile, cerurile#i gr"simile.

Extrac!ia cu amestec de alcool etilic-benzen se aplic" la speciile lemnoase cu un con!inutde r"#ini, ceruri #i gr"simi mai mare de 1%, iar extrac!ia cu diclormetan se aplic" la produsele cucon!inut de r"#ini, ceruri #i gr"simi pân" la 1%.

Cunoa#terea con!inutului de r"#in" din lemn prezint" o importan!" practic" deosebit" pentru fabricarea pl"cilor fibro-lemnoase, a pl"cilor din fibre de lemn, etc.

4.1. Determinarea con"inutului de substan"e extractibile cu amestec de alcool

etilic-benzen

Luarea #i preg!tirea probelor Luarea #i preg"tirea probelor de material lemnos se face conform indica!iilor prezentate



31/33


2

Aparatur! #i sticl!rie ! Instala!ie de laborator pentru deter-minarea con!inutului de substan!e extractibile din lemn

(fig. 4.9.);! Balan!" analitic";! Baie de ap";

! Etuv";

!

Exicator;! Cilindru gradat de 100 cm3.

# Reactivi ! Alcool etilic-benzen: se amestec" o parte în

volum de alcool etilic 96% cu dou" p"r!i învolum de benzen.

$ Modul de lucru Într-un cartu# de extrac!ie (4), confec!ionat din

hârtie de filtru sau într-un cartu# din celuloz" degresat prin extrac!ie sau sp"lare cu solvent, se

cânt"resc la balan!a analitic", cu o precizie de0,0005 g, circa 10 g prob" de material (rumegu# delemn).

În prealabil, pe o alt" por!iune din prob" sedetermin" umiditatea, conform uneia din metodeleprev"zute în lucrarea nr. 4.2.

Cartu#ul cu proba de material se introduce înextractorul aparatului Soxhlet (3), în a#a fel încâtnivelul rumegu#ului s" fie cu 1−1,5 cm sub nivelulsuperior al sifonului. În orificiul de sifonare seintroduce un tampon de vat" degresat în prealabil.Deasupra materialului fibros aflat în cartu# se punede asemenea un con mic sau o bucat" de hârtie defiltru degresat", pentru a preveni pierderea dematerial de analizat.

În balonul de extrac!ie (2), uscat la 103±2oC,r"cit #i cânt"rit la balan!a analitic" cu o precizie de0,0005 g pân" la masa constant", se introducecantitatea de amestec de alcool etilic-benzen

corespunz"toare la odat" #i jum"tate capacitatea extractorului. Se a#eaz" balonul pe baia deap" înc"lzit" electric (1), se monteaz" extractorul (3) #i apoi refrigerentul ascendent de ap" (7).

Se regleaz" fierberea astfel încât s" se produc" 6−8 sifon"ri pe or". Vaporii de alcooletilic #i benzen se ridic" din balonul (2) prin tubul lateral (5) al extractorului, se condenseaz"

în refrigerentul (7) #i cad sub form" de pic"turi peste materialul din cartu#ul de extrac!ie (4)aflat în extractorul (3). În acest timp, amestecul de alcool etilic #i benzen extrage dinmaterialul fibros substan!ele solubile, formându-se o solu!ie slab colorat". În extractor, nivelulamestecului de alcool etilic #i benzen cre#te continuu, iar când acesta ajunge în dreptul cotuluisuperior al sifonului (6), solu!ia de solvent organic cu substan!ele extrase este golit" prinsifonare în balonul aparatului. Se spune astfel c" aparatul Soxhlet sifoneaz". Se continu" extrac!ia în acest mod timp de 5 ore, din momentul începerii sifon"rilor #i se consider" terminat" când lichidul din extractor este incolor.

Dup" terminarea extrac!iei se scoate balonul din instala!ie #i se adapteaz" la o alt" instala!ie de distilare simpl" la presiune atmosferic", de tipul celei prezentate în fig. 1.50.,

Fig. 4.1. Instala ! ie de laborator

pentru determinarea con ! inutului de substan ! e extractibile din lemn: 1-

surs" de înc"l-zire; 2-balon de

extrac ! ie; 3-extractor; 4-cartu# deextrac ! ie; 5-tub lateral; 6-sifon; 7-

refrigerent ascendent de ap" .


32/33


3

pentru recuperarea solventului de extrac!ie. Balonul cu reziduu ob!inut dup" distilare, se usuc" mai întâi pe o baie de ap", apoi în etuv" la 103±2oC, timp de o or", dup" care se r"ce#te înexicator #i se cânt"re#te în final la balan!a analitic". Opera!iile de uscare, r"cire #i cânt"rire serepet" pân" când diferen!a dintre ultimele dou" cânt"riri va fi mai mic" de 0,0005 g. Timpultotal de uscare nu va dep"#i 5 ore. Masa reziduului uscat astfel ob!inut se calculeaz" prindiferen!a dintre masa balonului cu reziduu #i masa balonului gol, înainte de începereaextrac!iei.

Pentru determinarea con!inutului de substan!e extrase din proba de analizat se mai poateproceda #i în alt mod. Dup" terminarea extrac!iei, se scoate cu o penset" cartu#ul cu materialdin extractor #i se las" aparatul Soxhlet s" func!ioneze f "r" proba de analizat, pân" când înbalonul aparatului mai r"mân circa 5 cm3 amestec de extrac!ie. Cartu#ul cu proba de materialfibros extras" se usuc" mai întâi la aer sau sub ni#", apoi în etuv" la temperatura de 103±2oCpân" la masa constant". Con!inutul de substan!e extractibile se determin", în acest caz, prindiferen!a dintre masa cartu#ului #i cea a probei de analizat, ini!ial" #i dup" uscare.

% Exprimarea rezultatelor Con!inutul de substan!e extractibile cu amestec de alcool etilic-benzen se exprim" în

procente #i se raporteaz" la 100 g de material de analizat absolut uscat. Acesta se calculeaz" folosind rela!ia:

100U)(100m

100mSE%

1

2⋅

−⋅

⋅=

în care:m1 = masa materialului fibros luat pentru determinare, în g;m2 = masa materialului fibros extras #i uscat, în g;U = umiditatea materialului fibros supus extrac!iei, în %.

4.2. Determinarea con"inutului de substan"e extractibile cu diclormetan Pentru extrac!ia materialului fibros cu diclormetan (CH2Cl2) se utilizeaz" aceea#i

instala!ie de laborator folosit" la extrac!ie cu amestec de alcool etilic-benzen. Diclormetanul

folosit pentru extrac!ia trebuie s" aib" concentra!ie de 98−

100% #i un reziduu la evaporare demaxim 5 mg/1000 cm3. Dac" se utilizeaz" diclormetan tehnic, atunci acesta se redistil",colectându-se frac!iunea care rezult" între 38−41°C #i se p"streaz" într-o sticl" brun". Distilatultrebuie s" aib" o reac!ie neutr".

Pentru determinarea substan!elor extractibile cu diclormetan se procedeaz" în acela#i modca la extrac!ia cu alcool etilic-benzen, cu urm"toarele deosebiri:! num"rul sifon"rilor pe or" va fi de 8−9;! durata extrac!iei va fi de minimum 3 ore;! timpul total de uscare nu va dep"#i 16 ore.

Rezultatele ob!inute în experiment"rile de laborator se vor înscrie în tabelul de mai jos:

Con!inutul de substan!eextractibilem1 m2 U Amestec

alcool-benzenDiclormeta

n

Nr.

crt

Specifica!ia materialuluide analizat

[g] [g] [%] [%] [%]

1. Rumegu# din lemn de pin

2. Rumegu# din lemn demolid


33/33


Curs Chimia lemnului

Documents

Transcript of Curs Chimia lemnului