INTRODUÇÃO - MADEIRA · Estrutura da madeira •Diferentes espécies de árvores apresentam...

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INTRODUÇÃO - MADEIRA Mestranda Daniele Potulski Disciplina Química da madeira I

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INTRODUÇÃO - MADEIRA Mestranda Daniele Potulski

Disciplina Química da madeira I

Estrutura da madeira

• A madeira é um material heterogêneo;

• É constituída, basicamente, por tecidos formados por células com paredes celulares espessas, cujas formas e tamanhos variam de acordo com a espécie.

• Sua variabilidade estrutural e química refletida numa ampla gama de propriedades físicas, tais como: densidade permeabilidade; comportamento quanto à capilaridade; condutividade térmica; difusão da água de impregnação, entre outras.

Estrutura da madeira

• Diferentes espécies de árvores apresentam diferente composição celular (anatomia);

• Variação dentro das espécies (devido a fatores genéticos e ambientais);

• Variação dentro da árvore (relacionado a posição na árvore)

Estrutura da madeira

• O arranjo de seus componentes físicos (macroscópicos, microscópicos, ultramicroscópicos) e químicos definem a estrutura lenhosa como uma engenhosa organização arquitetônica da madeira.

Estrutura da madeira

• As madeiras podem ser agrupadas em duas categorias distintas:

A: Moles, softwoods ou coníferas;

(grupo das gimnospermas)

Exemplo: Pinus, Araucária.

B: Duras, hardwoods ou folhosas;

(grupo das angiospermas dicotiledôneas)

Exemplo: Imbuia, Ipê, Eucalyptus.

Estrutura da madeira

ASPECTOS ANATÔMICOS Macroscópicos

Estrutura da madeira

• Casca: A parte externa é morta e tem função de proteção da árvore. A parte interna é viva e tem função de condução de nutrientes;

• Cambio: Situa-se entre a casca e o lenho, constituída de tecido vivo. Tem como função a reprodução dos tecidos;

• Alburno: Camada mais externa e mais clara. Tem como função a condução dos nutrientes;

• Cerne: Parte mais resistente. Tem como função sustentação mecânica;

• Medula: Miolo central do tronco, parte fraca e defeituosa. Primeiro tecido da árvore;

ASPECTOS ANATÔMICOS Macroscópicos

Estrutura da madeira

ASPECTOS ANATÔMICOS Macroscópicos

Estrutura da madeira

• Anéis de crescimento: representam a idade da árvore, através da contagem dos lenhos tardio e inicial;

• Lenho inicial ou primaveril: o crescimentos do anel inicia-se na primavera e termina no outono – é caracterizado por células de dimensões menores, por isso a madeira composta por esse lenho é menos densa;

• Lenho tardio ou outonal: fim do período – é caracterizado por células mais robustas, portanto a madeira é mais densa e geralmente mais resistente;

ASPECTOS ANATÔMICOS Macroscópicos

Estrutura da madeira

ASPECTOS ANATÔMICOS Macroscópicos

Estrutura da madeira

• Lenho de reação

ASPECTOS ANATÔMICOS Macroscópicos

Estrutura da madeira

Lenho de reação

• A função é corrigir a curvatura, manter o tronco na vertical, também ocorre em galhos, mantendo os seus ângulos;

• Surge na porção sujeita a compressão – lenho de compressão (gimnospermas);

• Surge na zona tracionada – lenho de tração (angiospermas dicotiledôneas);

• Resulta em características físicas, químicas e anatômicas diferentes entre coníferas e folhosas;

ASPECTOS ANATÔMICOS Macroscópicos

Estrutura da madeira

• Esses elementos são observados através dos cortes anatômicos;

ASPECTOS ANATÔMICOS Microscópicos

CONÍFERAS FOLHOSAS

Traqueoides Fibras

Raios Parênquima

Vasos

Raios

TRANSVERSAL RADIAL TANGENCIAL

Estrutura da madeira

Estrutura da parede celular

LM = lamela média

P = parede primária

S1 = camada 1 da parede secundária

S2 = camada 2 da parede

secundária

S3 = camada 3 da parede secundária

ou parede terciária

W= camada verrugosa

ASPECTOS ANATÔMICOS Microscópicos

Estrutura da madeira

Estrutura da parede celular

• Lamela média: é uma fina camada, a qual une (cola) as células entre si, formando o tecido. Embora fibrilas simples possam cruzar a lamela média, esta camada é em princípio livre de celulose. Sua espessura pode varias de 0,2 a 1,0 μm.

• Parede primária: as fibrilas de celulose são arranjadas em delgadas camadas que se cruzam formando um aspecto de redes. A parede primária é a primeira camada depositada durante o desenvolvimento da célula. Sua espessura varia entre 0,1 a 0,2 μm.

ASPECTOS ANATÔMICOS Microscópicos

Estrutura da madeira

Estrutura da parede celular

• Parede secundária: é a camada mais espessa da célula, depositada sobre a parede primária após seu crescimento superficial ter-se completado. Sua espessura pode variar de 1 a 10 μm e a porcentagem de celulose pode chegar a 90% ou mais. Consiste de três camadas:

• externa - S1

• média - S2

• interna - S3

ASPECTOS ANATÔMICOS Microscópicos

Estrutura da madeira

Estrutura da parede celular

• Camada S1: O ângulo formado entre as fibrilas em relação ao eixo da célula considerada pode variar entre 50 e 70º. E a espessura pode varias de 0,2 a 0,3 μm;

• Camada S2: As fibrilas estão dispostas num ângulo praticamente reto em relação ao eixo da célula, podendo variar entre 10 e 30º. E a espessura pode variar de 1 a 9 μm, tornando-a a camada mais espessa;

• Camada S3: As fibrilas de celulose são arranjadas numa inclinação suave, porém não numa forma estritamente paralela.

ASPECTOS ANATÔMICOS Microscópicos

Estrutura da madeira

Pontoações

• É uma abertura na parede secundária da célula;

• Após as células atingirem o tamanho final, é depositado a parede secundária sobre a primária, as áreas onde não é depositada parede secundária consistem das pontuações, que assemelham-se a furos nas paredes celulares.

• Tem como função estabelecer comunicação entre as células.

ASPECTOS ANATÔMICOS Microscópicos

Química da madeira

Componentes químicos elementares

• Em relação a composição química elementar da madeira, pode-se afirmar que não há diferenças consideráveis, levando-se em conta as madeiras de diversas espécies.

• Os principais elementos existentes são :

• Carbono (C),

• Hidrogênio (H),

• Oxigênio (O) e

• Nitrogênio (N), este em pequenas quantidades.

Química da madeira

Componentes químicos elementares

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

Elemento Quantidade

C 49 – 50%

H 6%

O 44 – 45%

N 0,1 – 1%

Química da madeira

Componentes químicos elementares

• Além destes elementos encontram-se pequenas quantidades de:

• Cálcio (Ca),

• Potássio (K),

• Magnésio (Mg)

• e outros, constituindo as substâncias minerais existentes na madeira.

Química da madeira

Substâncias macromoleculares

• Do ponto de vista da análise dos componentes da madeira, os principais componentes macromoleculares constituintes da

parede celular, que estão presentes em todas as madeiras:

• Celulose;

• Polioses (hemiceluloses);

• Lignina;

Química da madeira

Substâncias macromoleculares

Polioses Celulose Lignina

Química da madeira

Substâncias macromoleculares

Parede celular

Química da madeira

Química da madeira

Componentes minoritários

• São os que possuem baixo peso molecular:

• Materiais acidentais;

• Extrativos;

• Substâncias minerais;

• Estes são geralmente mais relacionados a madeira de certas espécies,

• Variam em relação ao tipo e quantidade.

• As proporções e composição química da lignina e polioses diferem em coníferas e folhosas, enquanto que a celulose é um componente uniforme da madeira.

Química da madeira

Composição Média de Madeiras de Coníferas e Folhosas

Constituinte Coníferas Folhosas

Celulose 42 ± 2% 45 ± 2%

Polioses 27 ± 2% 30 ± 5%

Lignina 28 ± 2% 20 ± 4%

Extrativos 5 ± 3% 3 ± 2%

• Existe grande variabilidade, especialmente em madeiras tropicais;

Química da madeira

Celulose

• É o componente majoritário tanto de coníferas, como de folhosas;

• É caracterizada como um polímero linear de alto peso

molecular, constituído exclusivamente por unidades de β-D-glucose;

• Devido a suas propriedades químicas e físicas, bem como à sua estrutura supra molecular, preenche sua função como o principal componente da parede celular dos vegetais.

POLÍMERO: é uma macromolécula formada pela repetição de pequenas e simples unidades químicas (monômeros), ligadas covalentemente.

Química da madeira

Celulose

O

O

O

O

CH2OH

CH2OH

CH2OH

CH2OH

OO

O OO

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

OH

Química da madeira

Polioses (hemiceluloses)

• Estreitamente associadas com a celulose na parede celular.

• Cinco açucares neutros, as hexoses : glucoses, manose e galactose; e as pentoses : xilose e arabinose, são os principais constituintes das polioses.

• Algumas polioses contém adicionalmente ácidos urônicos.

• As cadeias moleculares são muito mais curtas que a de celulose, podendo existir grupos laterais e ramificações em alguns casos.

• As folhosas, de maneira geral, contém maior teor de polioses que as coníferas, e a composição é diferenciada.

Química da madeira

Polioses (hemiceluloses)

Glucouronoxilose (arabinose)

Química da madeira

Lignina

• É a terceira substância macromolecular componente da madeira.

• As moléculas de lignina são formadas completamente diferente dos polissacarídeos, pois são constituídas por um sistema aromático composto de unidades de fenil-propano.

• Há maior teor de lignina em coníferas do que em folhosas,

• Existem diferenças estruturais entre a lignina encontrada nas coníferas e nas folhosas.

• Está localizada na lamela média composta, bem como na parede secundária.

• Durante o desenvolvimento das células, a lignina é incorporada como o último componente na parede, interpenetrando as fibrilas e assim fortalecendo, enrijecendo as paredes celulares.

Química da madeira

Lignina

Obrigada pela atenção!!