» » Тонкая структура древесины

Тонкая структура древесины

Как химически, так и физически клеточные оболочки древесины не являются гомогенными, уже при наблюдении под микроскопом на клеточной стенке можно увидеть утончения, а на разрезе утолщенных клеточных оболочек видны отдельные слои и много других структур.
Основным строительным материалом клеточной оболочки является целлюлоза. Ее длинные молекулы собраны в продольные пучки, называемые мицеллами. Их относительно правильная структура похожа на кристаллическую. Число целлюлозных молекул в одной мицелле колеблется от 40 до 60. Длина мицелл клеточных оболочек древесины достигает 40...60 мм при толщине 5 мм.
Мицеллы целлюлозы составляют основу структуры клеточной оболочки, являются значительно удлиненными в одном направлении. Так как молекулы, образующие мицеллы, неодинаковой длины, то некоторые из них могут переходить из одной мицеллы в другую, в этом случае параллельность их сложения нарушается. Так возникает прочная сеть с большим числом межмицеллярных пространств разной величины, из-за чего возможен сдвиг отдельных мицелл. Этим объясняется ограниченная возможность набухания клеточных оболочек. Ширина таких межмицеллярных пространств колеблется от 1 до 10 мкм и более (рис. 2.9).
Тонкая структура древесины

Межмицеллярные пространства образуют обширную внутреннюю систему. При этом увеличивается поверхность клеточных оболочек. Так, например, в 1 см3 древесины площадь внутренней поверхности достигает 75...500 м2 в зависимости от ее плотности.
В оболочках, сильно вытянутых в одном направлении, мицеллы уложены в ряды один над другим. Так возникают мицеллярные ряды, образующие волокнистые микрофибриллы диаметром 20...30 мкм, которые, в свою очередь, составляют фибриллы, заметные в нормальный микроскоп.
Микрофибриллы уложены неодинаково в слоях клеточной оболочки. В первичной оболочке они беспорядочно переплетены. Во вторичной оболочке микрофибриллы расположены в общем равномерно и параллельно друг другу. Поэтому величина пространств, называемых межмицеллярными, в первичной оболочке невелика, во вторичной эта величина очень непостоянна.
Мицеллярные ряды целлюлозы, образующие микрофибриллы и фибриллы вторичной оболочки, идут не параллельно длинной оси клетки, они уложены спиралеобразно. Угол подъема спирали, как правило, не бывает одинаковым во всех слоях клеточной оболочки и во всех стенках. Так, во вторичной оболочке трахеид хвойных пород во внутреннем слое угол подъема составляет 75...90°, в среднем слое - 6...27° и в наружном - 60... 80°.
Тонкая структура клеточных оболочек определяется прежде всего внутренним строением целлюлозной массы. Благодаря мицеллярной структуре древесина представляет собой коллоидный гель со всеми свойствами коллоидов, включая способность к ограниченному набуханию. Строение клеточной оболочки не так просто. Помимо целлюлозной структуры, в строении клеточной оболочки участвуют и другие полисахаридные нецеллюлозные компоненты, известные под названием гемицеллюлоз. Они вносят определенную неорганизованность в основную структуру и усложняют внутреннее строение клеточной оболочки.
Кроме полисахаридов, которые составляют 1/4-1/3 всей массы клеточных оболочек, сюда входят еще несахаридные составные части приблизительно в таком же количестве. К ним относятся прежде всего лигнин, небольшие количества пектинов и некоторых других совершенно изотропных веществ, заполняющих межмицеллярные пространства целлюлозного скелета, отложенных в виде слоя на поверхности мицелл и таким образом уменьшающих величину межмицеллярных пространств.
В соответствии с классификацией А.В. Лыкова древесина относится к капиллярно-пористым коллоидным телам, где каркас клеточной стенки образует целлюлоза, из которой формируются нитевидные микрофибриллы, а гемицеллюлозы, лигнин и пектин образуют аморфное вещество, заполняющее промежутки между микрофибриллами.
Анизотропный характер целлюлозного строения обусловливает следующие анизотропные свойства всего комплекса клеточных оболочек, т.е. древесины:
1) в направлении вдоль мицелл, т.е. продольном наблюдается наибольшая прочность, наилучшая проводимость и диффузия растворов, минимум разбухания и эластичности, позитивное двойное преломление;
2) перпендикулярно мицеллам, т.е. в поперечном направлении - наименьшая прочность, замедленная проводимость и минимальная диффузия растворов, максимум разбухания и эластичности, негативное двойное преломление.

title-icon Подобные новости