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Zudem stehen auf der Seite www.chids.de weitere Versuche, Lernzirkel und
Staatsexamensarbeiten bereit.
Dr. Ph. Reiß, im Juli 2007

Philipps-Universität Marburg
Fachbereich Chemie
Übungen im Experimentalvortrag - Organik
Wintersemester 1997/98
Leitung: Dr. J. Butenuth
Dr. E. Gerstner
Prof Dr. H. Perst
Silke Börner
9. Sem. LA
Chemie, Biologie
Wehrdaer Weg 16
35037 Marburg
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Thema
Holz
14.01.1998

1. Einleitung
Die wertvollen Eigenschaften des Holzes als Werkstoff und Rohmaterial
resultieren sowohl aus seinem morphologisch-strukturellen Aufbau als
auch aus seiner stoffiichen Zusammensetzung. Es sind aber weder seine
mechanischen Eigenschaften allein aus der Morphologie, noch sein
chemisches Verhalten allein aus der Zusammensetzung zu erklären. Beide
Faktoren sind vielmehr für alle Eigenschaften des Holzes gemeinsam
wirksam und zum Verständnis seines chemisch-technologischen
Verhaltens gleich wichtig. Holz ist ein morphologisch und chemisch
uneinheitlicher Stoff.
2. Morphologie
2.1 Botanische Definition
Alles vom Kambium nach innen erzeugte Gewebe unabhängig vom
Grad der Verholzung bezeichnet man als Holz.
Abb.l: Holzquerschnitt
Borke--
Bast
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Jahresring
Kambium
.-----Holz

2.2 Holzgewebe
Im Holz lassen sich schon mit bloßem Auge einige für seinen Aufbau
typische Merkmale beobachten. Die äußerste Schicht, die Rinde besteht
aus Bast und Borke. Darunter liegt eine sehr dünne Gewebeschicht aus
teilungsfähigen Zellen, das Kambium, welches nach außen den Bast und
nach innen das eigentliche Holz erzeugt, welches die Hauptmasse des
Stammes bildet.
Vom Kambium geht das sekundäres Dickenwachstum aus, da die
fortlaufende Erzeugung neuer Zellen nach innen eine Umfangserweiterung
zur Folge hat, der das Kambium durch Dilatation, durch tangentiales
Wachstum folgen muß.
2.3 Entstehung von Jahresringen
Im gemäßigten Klima entstehen zu Beginn der alljährlichen
Wachstumsperiode, im Frühjahr, dünnwandige weitlumige Zellen
(Frühholz), die vorallem der Leitung dienen. Im Spätsommer werden
dickwandige Zellen (Spätholz) gebildet, die Träger der Festigkeit sind.
Schließlich stellt das Kambium seine Tätigkeit ganz ein, um im Frühjahr
wieder mit der Bildung von weitlumigen Zellen zu beginnen.
Die regelmäßige Aufeinanderfolge von Früb- und Spätholz rührt zur
Entstebung der Jahresringe.
Das zwischen zwei Jahresgrenzen liegende Gewebe entspricht also einem
Jahreszuwachs, so daß sich durch die Anzahl der Jahresringe das Alter der
Bäume abschätzen läßt. Auf diese Weise kann man schließen, daß die
mehr als 100m hohen Mammutbäume Kalifomiens ca. 3000 Jahre alt
sind. Der mit 4600 Jahren älteste noch lebende Baum, eine Borstenkiefer
in Kalifomien, ist allerdings nur noch 1Om hoch.
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2.4 Funktion von Holz
Die verschiedenen Funktionen die das Holz zu erfüllen hat (Festigung,
Leitung und Speicherung) haben zur Ausbildung von Zelltypen geführt,
die sich in Form und Struktur charakteristisch unterscheiden.
Abb. 2: Zelltypen
Trachee
000
00
000
Tracheide Holzparenchym Holzfaser
Während die weitlumigen Tracheen ausschließlich der Wasserleitung
dienen, können die Tracheiden sowohl Leitungs- als auch
Festigungsfunktion übernehmen. Im letzten Fall haben sie stark verdickte
Wände und enge Lumina. Die Holzfasern haben gleichmäßig verdickte
Wände und sind an den Enden stark zugespitzt. Sie stehen ausschließlich
im Dienste der Festigung. Die Holzparenchymzellen schließlich sind
plasmareich und ihre Zellwände sind im allgemeinen nur schwach
verdickt. Sie dienen überwiegend der Speicherung von Reservestoffen
zum Teil allerdings auch der Querleitung innerhalb des Gewebes.
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3. Eigenschaften
Die verschiedenen Holzarten zeigen in ihrem mikroskopischen Aufbau,
der Farbe, der Härte, Dichte und chemischer Zusammensetzung
erhebliche Unterschiede.
Wassergehalt: 40-60%" frisch geschlagenes grünes Holz '
15-18% .. lufttrockenes Holz
Dichte: Linde. 0,32 glem 3
Eiche: 1,03 glem 3
r: Ein aufgeklaftertes Raummeter (1m Länge, Breite und Stapelhöhe) Holz
wiegt zwischen 300-500kg. Bis auf wenige Ausnahmen wird Holz nach
Raumeinheiten und nicht nach Gewicht gehandelt.
r>
Auch in der Spaltbarkeit und Härte zeigen sich erhebliche Unterschiede.
Spaltbarkeit:
leicht schwer nicht
spaltbar spaltbar spaltbar
Fichte Linde Pockholz
Eiche Obstbäume
Härte:
sehr hart hart weich sehr weich
Pockholz Buche Birke Weide
Steineiche Eiche Fichte Linde
Apfelbaum
Das in Westindien heimische sehr harte und schwere sowie nicht
spaltbare Pockholz wird aufgrund seiner Eigenschaften zur Herstellung
von Kegelkugeln und Achsenlagern genutzt. Weiche Hölzer wie die Linde
und Weide eignen sich zur Herstellung von Zahnhölzern.
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Auswertung:
mHolz: 0,393g
mQuarzschälchen+Rest: 5,075g
mRest: 0, 009g
mverbranntes Holz: 0,381 g
Kalorimeterdaten
Bestandteil Masse Cp Produkt
[g] [J/g * K] [J/K]
Cu-Spirale 199,21 0.385 76,69
Verschlußeinheit 41,02
mit Zünddraht
Schraubglas 145,78 0,847 412,11
Quarzschälchen 5,066
Becherglas und 294,69
Rührfisch
Wasser 558 4,185 2335,23
E(mGlas * CPGlas + mCu * C Cu + mWasser * CPWasser) = 2824,03 J/K
t [min] ° 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,5 15
T[OC] 20,6 20,8 21,2 21,9 22,2 22,7 22,8 22,9 22,9 23 23 23 22,9
AT=2,4K
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Berechnung des Heizwertes:
MIp = -LlT * E(mGlas * CPGlas + men * Cpen+ mH20 * CPWasser)
6777,67 J
AHp,m = AHp I m = 17,79 kJ/g
Durch Einsetzen der während des Versuchs gemessenen Daten und den
sich daraus ergebenden Werten (kursiv) wurde der Heizwert des Holzes
bestimmt. Er liegt mit 17,79 kJ/kg Holz innerhalb der aus der Literatur
entnommenen Werte.
4. Chemische Zusammensetzung
4.1 Holzanalyse
Holzanalyse
• 491% ,
• 44%
• 6, 30/0
• 0, 1%
• 05% ,
C
o H
N
unverbrennbare Mineralien,
die als Asche zurückbleiben
Die im Holz enthaltenen Mineralien dienen den Pflanzen als Nährstoffe.
Dabei unterscheidet man nach Makronährelementen wie Stickstoff:
Schwefel, Phosphor und Calcium, sowie nach Spurenelementen z.B.
Mangan, Bor, Zink, Molybdän, Kupfer und Chlorid.
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Versuch 2: Verbrennung von Holz
Chemikalien:
Holzstück, Sauerstoff, wäßrige Bromthymolblau-Lösung
Geräte:
Brennlötfel, Erlenmeyerkolben (IL), Becherglas (250 ml),
2 Reagenzgläser, Bunsenbrenner
Versuchsdurchführung:
In einem Brennlöffel erhitztes Holz läßt man In einem
sauerstoffgefüllten Weithalserlenmeyerkolben verbrennen.
Anschließend schüttelt man das gasförmige Verbrennungsprodukt mit
Wasser aus. Es entsteht eine farblose Lösung. Den Rest des Holzes und
die zurückbleibende, anhaftende, weiße Asche werden in einem
Becherglas mit Wasser versetzt. Die Asche löst sich in Wasser unter
Bildung einer ebenfalls farblosen Lösung. Gibt man zu beiden
Lösungen nun einen pH-Indikator hinzu, in diesem Fall
Bromthymolblau-Lösung, färbt sich Lösung 1 gelb, während die
Lösung der Asche blau wird.
Auswertung:
Holz ist wie oben beschrieben ein Gemenge, das unter anderem
Kohlenstoff und Mineralsalze (Nährsalze der Pflanze), also
Verbindungen aus Metallanteil 'und Säurerest enthält. Bei der
Verbrennung wird Kohlenstoff zum C02 oxidiert. Das entstandene
Kohlenstoffdioxid löst sich in Wasser und reagiert damit als
Nichtmetalloxid zu kohlensaurer Lösung und erscheint daher nach
Zugabe des Säure-Base-Indikators Bromthymolblau gelb. Aus den
Mineralsalzen bilden sich beim Erhitzen Metalloxide, die sich in
Wasser lösen und zu Laugen reagieren. Diese werden durch die blaue
Lösung nach Zugabe von Indikator nachgewiesen. Hier wird die
Reaktion exemplarisch für Calciumoxid dargestellt.
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Ir-'
4.2 Hauptbestandteile des Holzes
.H!!:!J?tbestandteile von Holz
Cellulose:
Polyasen:
Lignin:
(25-50%)
(20-35%)
(20-30%)
Wie aus den unterschiedlichen Prozentangaben zu ersehen, schwankt die
Zusammensetzung der verschiedenen Bestandteile beträchtlich.
Aufbau der Zellwand
Die Zellwand besteht aus Polyosen, Pektin, Glykoproteinen und
Cellulose. Eine Verfestigung erfährt sie durch die chemische
Quervemetzung und die Einpolymerisation von Lignin.
4.2.1 Polyosen
Unter Polyosen (Hemicellulosen, Cellulosane) versteht man
Polysaccharide mittlerer Kettenlänge, die in der chemischen Struktur und
im Polymerisationsgrad von der Cellulose abweichen. Sie bilden die
Hauptmasse der im elektronenmikroskopischen Bild strukturlos
erscheinenden Grundsubstanz (Matrix) der Zellwand. Man unterscheidet
zwischen Hexosanen, deren Moleküle aus Hexosen, z.B. D-Glucose, D­
Mannose und D-Galaktose, aufgebaut sind und Pentosanen, deren
Makromoleküle aus Pentosen, z.B. D-Xylose und L-Arabinose bestehen.
Sie liegen meist als Heteroglycane vor, z.B. Xyloglucane,
Arabinogalaktane, Glucomannane und Rhamnogalakturonane, deren
Moleküle aus kleineren, sich periodisch wiederholenden Einheiten
bestehen.
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des benachbarten Glucosemoleküls Wasserstoflbrückenbindungen
ausbilden können. Folglich ist jedes Glucosemolekül eines jeden
Stranges durch je zwei Wasserstoflbrückenbindungen mit zwei
Glucosemolekülen benachbarter Celluloseketten verbunden. Auf diese
Weise entstehen kristallgitterähnliche Bereiche in denen die Glucanketten
parallel zueinander und in regelmäßigen Abständen voneinander
angeordnet sind. Zwischen den Elementarfibrillen bleiben Räume von
etwa 1nm Durchmesser ausgespart, die als intermicelläre Räume
bezeichnet werden. Die Mikrofibrillen sind durch interfibrilläre Räume
getrennt, deren Weite in der Größenordnung von 10nm liegt. Im nativen
Zustand ist die Zellwand gequollen, das heißt sowohl die micellären als
auch die interfibrillären Räume sind mit Wasser gefüllt.
Hinsichtlich der Fixierung der Fibrillen in der Matrix besteht noch keine
Klarheit. Nach einer neueren Modellvorstellung sind die
Xyloglucanmoleküle mit den an der Oberfläche der Fibrillen liegenden
Cellulosemolekülen durch Wasserstoflbrückenbindungen quer vemetzt,
und zwar in der gleichen Art wie die Glucanketten der Cellulosefibrillen
untereinander. So entsteht gewissermaßen ein Gerüstwerk mit dessen
Hilfe die Cellulosefibrillen in der versteiften Matrix fixiert sind.
Abb. 4: Aufbau der Cellulosefibrillen
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Versuch 3: Cellulosenachweis
Chemikalien:
Cuoxam-Lösung [Cu(NH3)4](OH)2 (frisch)
(6,5g CUS04 x 5H20 in 20ml H20 lösen, mit 20ml NH3
w(NH3)=25% versetzen und genau 4,3ml NaOH-Lösung
w(NaOH)=32% hinzugeben)
Cellulose
(Zellstoff nach dem Acetosolv-Verfahren gewonnen, s. Versuch 5a)
Schwefelsäure C(H2S04) = 2mol/1
Zinkchlorid-Iod-Iodid-Lösung:
(20g ZnCl2 in 100ml H20 lösen und mit einer Lösung aus 2,1g KI
und 0,1g 12 in H20 vermischen)
Geräte:
1 Petrischale (0 15cm), Kristallisierschale, Tropfpipette, Becherglas
(100mI), Magnetrührer, Rührfisch, Meßpipette (20ml)
Durchführung:
Man legt im Becherglas 15ml dunkelblaues Schweizers Reagenz vor
und gibt unter Rühren ca. 1g Cellulose hinzu. Diese hochviskose
Lösung gibt man in die zur Hälfte mit Schwefelsäure gefüllte
Kristallisierschale (Fällbad). Es fällt sogenannte Hydratcellulose aus.
Man wartet einige Minuten bis sich die Cellulose vollständig entfärbt
hat und gibt dann etwas von der erhaltenen Verbindung in eine
Petrischale. Nach Zutropfen der Zinkchlorid-Iod-Iodid-Lösung erhält
man eine blauviolette Färbung der Cellulose.
Auswertung:
1. Lösen in Schweizers Reagenz (Cuoxam)
Die Cellulose löst sich unter Komplexbildung in Schweizers Reagenz.
Durch das stark alkalische Milieu werden die Oll''Gruppen der Cellulose
deprotoniert und das Cu 2+-Ion bildet 4 gleichwertige koordinative
Bindungen zwischen den freien Elektronenpaaren des Stickstoffs und dem
02-Ion aus. Nicht aufgeführt sind die beiden koordinativen Bindungen
zum H20-Molekül (Cu 2+ ist sechsfach koordiniert).
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4.3 Holzinhaltsstoffe
Stets finden sich auch einige Prozent sogenannter Holzinhaltsstoffe wie
Harze, Wachse, Terpene und Terpenoide, Phenole, Gerbstoffe, Chinone,
Fette, Zucker, Mineralstoffe, Farbstoffe etc im Holz.
Bildung von Kernholz:
Die nicht mehr an der Leitung beteiligten Jahresringe dienen nur noch der
Festigung und Speicherung. Die Lumina der Gefäße werden in manchen
Fällen durch Thyllen, das sind in die Gefäße eingewachsene
Holzparenchymzellen, oder durch Einlagerung von Gerbstoffen und
anderen oben genannten Substanzen verstopft.
Durch derartige Einlagerungen werden sowohl die mechanischen
Eigenschaften des Holzes als auch seine Dauerhaftigkeit verbessert,
wodurch es technisch wertvoller wird. Bei manchen Bäumen z.B. Linde,
Pappel und Weide unterbleibt die Verkernung. Sie werden deshalb häufig
durch Fäulnis hohl.
Mit der Verkernung geht häufig eine dunklere Verfärbung einher, an der
man das Kernholz gut von dem helleren Splintholz unterscheiden kann.
Farbstoffe:
Bei Eichen und Ulmen ist das Kernholz braun, bei Eiben, Lärchen und
den Rothölzern der Tropen rot, beim Ebenholz schwarz.
Die Nutzung der Farbhölzer für die Textilfärberei war deshalb im
Altertum selbstverständlich.
Gerbstoffe und Zedernholzöl schützen die Zellwände gegen mikrobielle
Zersetzung. Sehr häufig tritt in diesem Zusammenhang die Weiß- und
Braunfäule auf. Bei der Weißfäule zersetzen Mikroorganismen
überwiegend Lignin und die helle faserige Struktur der Cellulose bleibt
erhalten. Bei der Braunfäule wird die Cellulose durch Mikroorganismen
abgebaut und die dunkle WÜrfelige Struktur des Lignins bleibt zurück.
Der charakteristische Geruch des geschnittenen Holzes stammt von
Gerbstoffen (Eiche), Harzen und Terpentinöl (bei Nadelhölzern).
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5. Verwendung
Mengenmäßig gesehen ist Holz das weitaus häufigste organische
Naturprodukt. Auch heute noch sind mit ca. 40 Mio. km 2 , rund 1/3 des
Festlandes mit Wäldern bedeckt, von denen etwa 30% erschlossen und ca.
14% in intensiver Nutzung sind. Man schätzt, daß es heute für Holz rund
5000 verschiedene Verwendungszwecke gibt, bei denen mengenmäßig
die Papierherstellung und die Verwendung als Bau- und Industrieholz am
stärksten zu Buche schlagen.
Abb.6: Verfahren
Verfahren
Mechanisch Chemisch
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Thermisch

Acetosolv-Verfahren:
Als Aufschlußlösung dient eine Mischung aus Eisessig und wenig,
konzentrierter Salzsäure. Bei mittleren Temperaturen (110°C) werden
Etherbrücken gespalten und Hydroxygruppen des Lignins acetyliert.
Dadurch wird das Lignin in der Essigsäure löslich. Der unlösliche
Zellstoff wird abgetrennt. Die ligninhaltige Ablauge wird zur
Rückführung von Essigsäure und Salzsäure in den Prozeß eingedampft.
Versuch 5: Zellstoffberstellung
Versuch 5a: Acetosolv-Verfahren
Chemikalien:
Holzspäne, Eisessig, Salzsäure (w HCI - 36%), Kaliumhydroxid
(Trockenmittel), dest. Wasser
Geräte:
2 Rundkolben (250mI), Rückflußkühler, Ölbad, Magnetrührer,
Meßzylinder (100mI), Meßpipette (10ml), Saugflasche (250mi),
Büchnertrichter, Exsikkator,Destillationsvorrichtung, Abzug
Versuchsaufbau:
Kühler -
-Ölbad
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- Magnetrührer
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Versuchsdurchführung:
5g Holzspäne, 65ml Eisessig und 5,5ml Salzsäure werden unter
Rückfluß eine Stunde auf ca. 110°C erhitzt. Dabei wird stark gerührt.
Nachdem die Reaktionslösung abgekühlt ist, wird abgesaugt und
filtriert. Der bräunlich gefärbte Zellstoff wird zweimal mit Essigsäure
gewaschen und kann leicht mit alkalischer Wasserstoffperoxidlösung
gebleicht werden (siehe Versuch 5b). Das Filtrat wird mit Hilfe einer
Destillationsapparatur auf ein Restvolumen von 10 ml eingeengt. Nach
Zugabe von 50-60ml Wasser zu dem Destillationsrückstand fällt Lignin
aus. Es wird abfiltriert und je zweimal mit Wasser gewaschen. Der
Rückstand wird über Nacht im Exsikkator über Kaliumhydroxid
getrocknet.
Versuchsauswertung:
Ziel:
Spaltung der Etherbrücken zwischen Cellulose und Lignin
R 1 = Cellulose
R 2 = Lignin / Polyose
Vorteil:
Es entsteht kein mit festen anorganischen Aufschlußchemikalien
belastetes Abwasser, da Essigsäure und HCI zurückgewonnen werden
können. Das zurückbleibende Lignin und Pentosane können als
schwefelfreier, die Schwefeldioxidemission nicht vermehrender
Brennstoff dienen. Da der Energiebedarf des Acetosolv-Zellstoffwerkes
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26
+

aber insgesamt nicht so hoch ist, daß alles Lignin im Verfahren als
Brennstoff benötigt wird, kann der verbleibende Rest verkauft werden.
Für die Zellstoffabriken ist Lignin ein Abfallstoff: der zum größten Teil
zur Gewinnung von Prozeßwärme verbrannt oder in das Abwasser geleitet
wird. Bisher wird nur ein geringer Anteil des Lignins zu hochwertigeren
Produkten verarbeitet. Die bestehenden Anwendungen beruhen auf der
oberflächenaktiven Eigenschaft der Ligninsulfonate sowie auf der Chemie
der Hydroxygruppen im Lignin.
Verwendung von Lignin: -7 Baustoffadditive
-7 Polyurethane
-7 Phenol-Harze
-7 Klebstoffe
Es wäre unrealistisch lediglich die Prozeßbedingungen zur Grundlage
einer vergleichenden Bewertung zu machen. Entscheidend ist auch die
Produktqualität , die die einzelnen Verfahren liefern.
Tabelle 1 vergleicht die Zellstoffqualitäten im Hinblick auf Reißfestigkeit
und den notwendigen Einsatz von Bleichchemikalien in Abhängigkeit von
der eingesetzten Holzart (Nadel- oder Laubholz).
Tabelle: Vergleich der Produktqualitäten
Aufschlußverfahren Acetosolv Sulfit Sulfat
Verbrauch an - 20(16) 25(14) 31(19)
Bleichchemikalien
Maximal erzielbare 700(850) 750(580) 1300(1100)
Reißfestigkeit
Angaben für Nadelholz (Laubholz)
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Aus der Tabelle ist ersichtlich, daß Sulfat-Zellstoffe die höchste
Reißfestigkeit besitzen, aber nur mit vergleichsweise hohem Aufwand zu
bleichen sind, während Acetosolv-Zellstoffe leicht bleichbar sind, aber
ebenso wie Sulfit-Zellstoffe nur eine mittlere Reißfestigkeit zeigen. Sulfat­
Zellstoffe können also nicht einfach durch Acetosolv-Zellstoffe ersetzt
werden. Allerdings wären Sulfit-Zellstoffe durch schadstoffarm
produzierte Acetosolv-Zellstoffe weitgehend substituierbar.
Bleiche von Zellstoff
Zellstoff enthält nach dem Aufschluß noch Restlignin, das für die dunkle
Färbung des Zellstoffs verantwortlich ist. Ungebleichter Zellstoff hat nur
für Verpackungen, einige technische Spezialpapiere und neuerdings im
Hygiene-Bereich Bedeutung. Die Bleiche ist verglichen mit dem
Aufschluß ein verhältnismäßig komplizierter Vorgang, der sich aus bis zu
fünf Behandlungsstufen zusammensetzt, die durch Waschstufen ergänzt
werden. Wegen der Abwasserprobleme hat sich die Forschungs- und
Entwicklungsarbeit in den letzten 20 Jahren vor allem auf die Bleiche
konzentriert. Das bisher üblicherweise in der ersten Bleichstufe
eingesetzte Chlor wird dabei wegen der dabei entstehenden chlorierten
Lignin-Abbauprodukte zunehmend durch eine ein- oder mehrstufige
Sauerstoflbehandlung verdrängt, die allerdings technisch schwieriger ist.
In weiteren Stufe werden Chlordioxid, Hypochlorit, Wasserstoffperoxid
und neuerdings auch Ozon eingesetzt.
Ziel ist ein möglichst vollständiger oxidativer Abbau des Restlignins und
die Entfernung der Abbauprodukte.
Zwar wird Marktzellstoff nach wie vor meist bis zur höchst möglichen
Weiße gebleicht, es setzt sich jedoch langsam die Erkenntnis durch, daß
die Bleiche den Anforderungen an das spätere Endprodukt angepaßt
werden soll, für die ein solcher Aufwand häufig nicht erforderlich ist.
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Versuch 5b: Bleiche von Zellstoff
Chemikalien:
Ungebleichter Zellstoff aus Versuch 5a, Wasserstoffperoxidlösung
(WH202 = 30 %), Natronlauge (c = 2 mol/l), Eisbad
Geräte:
Becherglas (800ml), Kristallisierschale, Glasstab. Büchnertrichter mit
Absaugflasche, 2 Petrischalen
Versuchsdurchführung:
Zu der frisch im Becherglas hergestellten alkalischen
Wasserstoffperoxidlösung (100ml H202, 20ml NaOH) wird der
zerkleinerte ungebleichte Zellstoff gegeben. Ab und zu wird mit dem
Glasstab umgerührt, um eine gleichmäßige Bleichung zu erreichen. Es
setzt eine Sauerstoffentwicklung ein, und man kann die Entfärbung des
Zellstoffs beobachten. Mit Hilfe des Eisbades bricht man die Reaktion
ab und filtriert anschließend die Lösung. Den gebleichten Zellstoff gibt
man in eine Petrischale und kann ihn mit dem aus Versuch 5a
erhaltenen ungebleichten Zellstoff vergleichen.
Versuchsauswertung:
Ziel:
• Oxidativer Abbau des Restlignins zu organischen Säuren,
Methanol, C02
• Entfernung der Abbauprodukte
Bleichmittel: H202
Hoi
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, 1/2 02 f +OH­
Bleichwirkung
+
29
AR = - 98 kJ/mol

Versuch 6a: Holzverkohlung
Holzverkohlung nennt man die trockene Destillation es Holzes. Sie liefert
neben der Holzkohle gasförmige und flüssige Zersetzungsprodukte, aus
welchen besonders Essigsäure, Holzgeist und Holzteer isoliert werden.
Hauptprodukte:
Holzkohle: ca. 80% Kohlenstoff
Rohholzessig: CH3COOH, Holzgeist, Wasser
Holzgeist:
Holzteer:
Holzgas:
Methanol, Aceton, Methylacetat, Holzgeistöle
aromatische Verbindungen (Phenol, Phenolether)
52% COz
34% CO
10% CRt
20/0 C214
2% H2
Chemikalien:
Holzspäne, kleine Holzstücke, Eis
Geräte:
Getrocknete Holzspäne und Holzstücke werden in einem Reagenzglas
aus schwerschmelzbarem Glas vorgelegt, ein gebogenes
Verbindungsstück führt in eine eisgekühlte Vorlage und von dort in ein
Gasometer.
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30

Auswertung:
Die Produkte des Versuchs ist die Holzkohle in der Brennkammer, die
flüssigen Kondensationsprodukte in der Vorlage, hauptsächlich
Holzessig und Holzgeist sowie das Holzgas im Gasometer. Der
thermische Abbau des Holzes ist ein sehr komplexer Prozeß. Im
folgenden wird kurz der Verlauf der Verkohlung beschrieben.
Verlaufder Verkohlung
• 100-150°C: Beginn der Zersetzung:
Abspaltung von H20
allmähliche Zersetzung der Hemicellulosen
geringe Veränderungen des Lignins
• 150-275°C: Gewichtsverminderung des Holzes
• 275-350°C: Hauptmenge der Zersetzungsprodukte
• 380-400°C: hauptsächlich Holzteer
Die entstandene Essigsäure wird überwiegend aus den Acetylgruppen der
Polyosen gebildet. Methanol entsteht hauptsächlich aus den
Methoxygruppen des Lignins und den Polyosen. Der darüber hinaus
entstehende Holzteer, der aus einer Vielzahl meist aromatischer
Verbindungen zusammengesetzt ist, bildet sich vorwiegend aus Lignin.
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32

Versuch 6b: Nachweis des Holzgases
Chemikalien:
Holzgas
Geräte:
Bunsenbrenner, Gasometer
Durchführung:
Ein Bunsenbrenner wird an Hahn 2 des Gasometers angeschlossen und
das entströmende Gas an der Sparflamme entzündet. Sie brennt als
WÜrde Erd- oder Stadtgas verbrennen.
Auswertung:
Verbrennung von Holzgas
1. Schritt: Heizgas
2. Schritt: Synthesegas
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2 CO +4 H2 (-MI)
33
(-MI)

6.Literaturverzeichnis
1. Beyer/Walter.:
2. Butenuth:
3. Försterling/Kuhn:
4. Gerstner:
5. Hollemann/Wiberg:
6. Römpp:
LEHRBUCH DER ORGANISCHEN CEMIE, Hirzel
Verlag 1991.
SCRIPTUM ZUM ORGAN.-CREM.
PRAKTIKUM; Marburg 1996.
PRAXIS DER PHYSIKALISCHEN CHEMIE; VCH,
Göttingen 1991.
SCRIPTUM ZUM ANORG:-CHEM.
PRAKTIKUM; Marburg 1993.
LEHRBUCH DER ANORGANISCHEN CHEMIE;
de Gruyter, Berlin 1985.
CHEMIE-LEXIKON, Thieme, stuttgart 1993.
7. Ullmanns Enzyklopädie der chem. Technologie, Urban und Schwarzenberg, 1964.
8. Winnacker/Küchler:
9. Kober., F.:
10. Baierl/Pfeiffer:
11. Feckl., J.:
12. Melle/Jansen:
13. Sommerfeld, H.:
14. Sommerfeld, H.:
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CHEMISCHE TECHNOLOGIE, München
1959.
Holzgas, Treibstoff aus Holz, In: Praxis der
Naturwissenschaften Chemie,3,1991, S.36.
Von der Cellulose zum Papier., In
Naturwissenschaften im Unterricht-Chemie., 29 ,1995,
S. 17-22.
Papierherstellung aus Holz und Altpapier, In:
Praxis der Naturwissenschaften-Chemie, 7,
1992, S. 13-19.
Einfaches Kalorimeter zur Bestimmung der
Verbrennungsenthalpie von Kohlenstoff, In:
Praxis der Naturwissenschaften-Chemie, 2,
1993, S. 20-22.
Nachwachsende Rohstoffe-Lignin und Proteine, In:
Naturwissenschaften im Unterricht-Chemie, 17, 1993,
S. 19-21.
Das Acetosolv-Verfahren, In:
Naturwissenschaften im Unterricht, 29,1995, S. 23-25
16