A fa kémiai tulajdonságai

| <img src="https://data.tesuli.hu/icon/i04/i4-0051.svg" width="200"> | **A fa kémiai tulajdonságai** A fa kémiai összetevői a cellulóz, a hemicellulóz és a lignin. | | ------------------------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------------------------------- | > [!summary]+ összegzés: > > A tudásmorzsa a(z) A fa kémiai tulajdonságai témáját mutatja be. A fa kémiai összetevői a cellulóz, a hemicellulóz és a lignin. A fő összetevőket még különböző organikus és nem organikus anyagok egészítik ki, amelyek a sejtüregekben rakódnak le. ### A fa kémiai tulajdonságai A fa kémiai összetevői a cellulóz, a hemicellulóz és a lignin. A fő összetevőket még különböző organikus és nem organikus anyagok egészítik ki, amelyek a sejtüregekben rakódnak le. Az egyes összetevők százalékos eloszlását a táblázat mutatja. | Összetevő | Fenyők (%) | Lombosfák (%) | | ------------ | ---------: | ------------: | | Cellulóz | 40–45 | 45–50 | | Hemicellulóz | 25–30 | 22–35 | | Lignin | 26–34 | 22–30 | | Extraktok | 0–5 | 0–10 | > [!caption] > A fa kémiai összetétele fenyőfélék és lombosfák esetében A cellulóz: Hosszú láncú óriás molekulája szőlőcukor (D-glükóz) molekulákból épül fel. Az összekapcsolódáskor (polimerizáció) a szőlőcukor molekulája $\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_{6}$ egy vízmolekulát veszít, így a cellulózmolekula képlete $\left(\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{12} \mathrm{O}_{6}\right)_{\mathrm{n}}$. A polimerizáció fokától függően a cellulózmolekula lánc hossza $5 \mu \mathrm{~m}$. A fában levő cellulóz mintegy 70 \%-a kristályos formában van jelen. Itt a cellulózmolekulák meghatározott sík rétegben helyezkednek el, és a rétegeken belül erős hidrogénkötések vannak. Ezért a kristályos régió a víz számára átjárhatatlan. Az egyes kristályos régiók hossza kb. $60 \mathrm{~nm}, \mathrm{~s}$ közöttük nem kristályos (amorf) régiók helyezkednek el. A nem kristályos részben a víz szilárdan kötődik a hidroxilcsoportokhoz. A cellulózmolekula a nem kristályos zónában is megtartja nagyfokú hosszanti rendezettségét, s ezzel biztosítja a faanyagok nagy húzószilárdságát szálirányban. Az egymás melletti rétegekben elhelyezkedő cellulózmolekula - láncok a másik két fő alkotóelembe vannak ágyazva, vagyis hemicellulózba és ligninbe. A beágyazott cellulóz molekulaláncok alkotják a mikrofibrillát. A hemicellulóz: Szintén szénhidrát, és összetétele különböző a fenyőfélékben és a lombos fafajokban. A hemicellulóz különböző poliszaharidok keveréke, amelyek alkotó monomer elemei a glükóznak, mannózok, galaktózok, xilózok, arabinózok, metil-glükoronsavak és galakturonsavak. A fenyőfélékben a fő alkotóelemek a galakto-glükomannan és az arabinoglükoronoxilan, míg a lombosfafajokban a glükoron-oxilán és a glükomannan. Ezeknek a keverékeknek a kristályosodási foka alacsony és a polimerizáció foka is csak $150-200$ között van. A molekulaláncok rendezettsége messze elmarad a cellulózmolekula rendezettségétől, ezért a hemicellulóz szilárdsága mind nyomásra, mind húzásra kisebb. A lignin: Molekulája összetett vegyületcsoportokból áll, amelyek alapvető szerkezeti egysége a fenil-propán vegyületcsoport. Az egységen elhelyezkedő funkciós csoportok között különböző szerkezetű lineáris és gyűrűs vegyületcsoportok ($\mathrm{CH}_{2} \mathrm{OH}$ és $\mathrm{CH}_{3} \mathrm{O}-$) alakulnak ki. A lignin bioszintézise különbözik a fenyőfélékben és a lombos fafajokban, ezért kémiai összetétele is különbözik. A fenyőfélékben keletkező lignin fenyőalkohol polimerizációja folyamán keletkezik és a fa tömegének $25-34 \%$-át teszi ki. A lombos fákban a lignin fenyőalkoholból és szinapilalkoholból polimerizálódik, mennyisége a fa tömegének 22-30\%-át teszi ki. A lignin két jól elkülöníthető helyen található a fában: cellulózzal és hemicellulózzal együtt a sejtfalon belül és mint kötőanyag az egyes sejtek külső felületén. Az extrakt-anyagok: A fatestben zömében az utólagos elváltozások eredményeképpen jönnek létre és rakódnak le a sejtüregekben. A fa növekedésekor a belső évgyűrűk felhagynak a víz szállításával, majd az élettevékenységgel, és a faparenchima, valamint a bélsugársejtek elhalnak. Az elhaló parenchimaelemek gesztesítő anyagokat választanak ki és raknak be a sejtüregekbe. A gesztesítő anyagok közé sorolhatók a cserzőanyagok, a festőanyagok, a gyanták, a fagumi, a ligninánok, a flavonoidok, a sztilbenek, valamint egyéb szerves és szervetlen anyagok. Ez utóbbiak fafaj - specifikusak is lehetnek, pl. a Pinus-félékben a pinosylvin, az akácban a robinetin, tölgyfában a tannin. A gesztesedési folyamatban egyrészt az említett anyagok rakódnak le a sejtüregekben, másrészt ún. töltősejtek (tilliszek vagy tillák) hatolnak be az edényekbe és eltömítik azokat. A fenyőkben a tracheidák működése azáltal szűnik meg, hogy a gödörkék tóruszai a nyílást lezárják, s az üregek megtelnek terpentinbalzsammal. Az említett folyamatok eredményeként a fatest működésen kívüli, belső részét gesztnek, a külső, működő részt pedig szíjácsnak nevezik. Az extrakt anyagok - különösen a szilícium-oxidok és a kalciumsók - bizonyos mértékig a megmunkáló-szerszámok kopását is befolyásolják. Nagyobb azonban a jelentőségük a faanyag tartóssága és színe szempontjából. A fa tartóssága elsősorban a csersavtartalomtól függ. Leggyakrabban a geszt barnás színét is a csersav oxidációs termékei adják. A szíjács nagyobb nedvességtartalma és tápanyagtartalma következtében kevésbé áll ellen a károsítóknak. A fagy, a rovarok és mechanikai hatások okozta sérüléseken a gombák a sejtekbe hatolnak és a sejtfalat bontják. A megtámadott szövet és környezete gumiszerű anyagot választ ki és tillákat képezhet. Ezt a folyamatot álgesztesedésnek nevezik. Ha a gombakárosítás nem nagy mértékű, akkor egészséges álgesztről beszélünk. Ilyenkor az álgesztesedett rész ellenállóbb lehet, mint a szíjács. Nagyfokú gombakárosítás esetén beteg álgeszt keletkezik, ami nagymértékben rontja a fa értékét. Az álgesztes sejtek ezen kívül megnehezítik a fa telítését. > [!summary]- kompetenciák > | | | > |---|---| > | <img src="https://data.tesuli.hu/icon/k00/tf-komp.svg" style="width:50px; height:50px; display:block;">[[n0.01662]] | **A fa kémiai tulajdonságai szakmai értelmezése** A hallgató képes a(z) A fa kémiai tulajdonságai fő fogalmait, jellemzőit és alkalmazási következményeit felismerni és röviden megmagyarázni. | > > [!summary]- hivatkozás > #Szabó_Imre, #date_2009, #Faanyagok_alkalmazástechnikája