木质素的显色反应
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木质素的物理和化学性质参考资料:中国环保网(/trade/supply/index--1000100610001015--.htm)不同制浆工艺和提取方法获得的木质素主要物理和化学性质包括以下方面:1、木质素的颜色原本木质素是一种白色或接近无色的物质.我们见到的木质素的颜色,是在分离、制备过程中造成的。
随着分离、制备方法的不同,呈现出深浅不同的颜色。
酸木质素、酮胺木质素、过碘酸盐木质素的颜色较深,在浅黄褐色到深褐色之间,出Brayns分离的并以其名字命名的云杉木质素是浅奶油色。
2、木质素的分子量分布通常的高分子化合物,相对分子质量一般是几十万、几百万,甚至上千万,木质素虽然也是高分子化合物,但分离木质紊的相对分子质量要低得多,一般是几干到几万,只有原本木质素才能达到几十万。
相对分子质量的高低与分离方法有关。
高分子的一个重要特征是分子具有多分散性,即相对分子质量大小有一定范围。
高聚物的分子量具有统计平均意义,采用不同的测试办法测得的结果不同。
常常测定重均分子量和数均分子量,以重均分子量和数均分子量的比值表示分散性。
木质紊是天然高分子聚合物,其分子量也呈多分散性。
针叶木磨木木质素的重均分子量为2000,阔叶木磨木木质素的稍低;用硫酸从黑液中沉淀出的木树木质素分子量在330—63000之间,其中65%—80%的木质素分子量在500—50000之间。
草浆木质素的分子量也呈现出多分散性,其分散系数一般大于2.3、木质素的溶解性高聚物的溶解过程实质上是溶剂分子进入高聚物中,克服大分子的作用力,达到大分子和溶剂分子相互混合的过程。
同低分子物质相比较,高聚物的溶解过程一般有二个阶段—溶胀和溶解,整个溶解过程比较复杂和缓慢。
木质素是一种聚集体,结构中存在许多极性基团,尤其是较多的羟基,木质素具有很强的分子内能和分子间的氢键,因此原本木质素是不溶于任何溶剂的。
分离木质素时,因为发生了缩合成降解,许多物理性质改变了,溶解度也阻之改变。
一、结构性质木质素是由4种醇单体(对香豆醇、松柏醇、5-羟基松柏醇、芥子醇)形成的一种复杂酚类聚合物,它是包围于管胞、导管及木纤维等纤维束细胞及厚壁细胞外并使这些细胞具有特定显色反应(加间苯三酚溶液一滴,待片刻,再加盐酸一滴,即显红色)的物质。
根据木质素的性质,测定木质素的方法有直接浓酸水解分离测定法、光度法、红外光谱法、氧化还原反应滴定法等,对花生壳的木质素采用氧化还原滴定法进行含量测定。
二、反应原理木质素在醋酸的作用下,易溶于乙醇和乙醚的混合液,在硫酸介质中用重铭酸钾氧化为二氧化碳和水,反应方程式如下:CH O+4K Cr O+16H SO = 4Cr (SO) +4K SO +6CO +21HO6 10 5 2 27 2 4 2 4 3 2 4 2 2C^O2- + 14H+ + 6I^= 3I + 2Cr3++ 7H O ,2 72 2 Cr3+为亮绿色2S O r + I =: S O。
+ 2I-2S2O32-+I2 S4O62遇浓硫酸有红色针状晶体铬酸酎析出,对其加热则分解放出氧气,生成硫酸铬,使溶液的颜色由橙色变成绿色。
稍溶于冷水,水溶液呈酸性,属强氧化剂过量的重铭酸钾用硫代硫酸钠回滴,淀粉KI溶液为指示剂。
其中加氯化钡溶液的作用是让溶出的木质素和硫酸钡(硫酸与氯化钡反应)一起沉淀。
三、试剂准备1.1%醋酸(质量分数):15mL;1mL36%的乙酸,加水定容到36mL2.V 乙醇:V 乙醚=1:1 : 20 mL;3.72%硫酸:3 mL;72%硫酸密度:1.634g/cm3,98%硫酸密度:1.84 g/cm3.量取652mL98%硫酸加水定容到1000 mL,即为72%硫酸。
4.10%氯化钡(质量分数):0.5 mL;取1g定容到10 mL.5.10%硫酸(质量分数):10 mL;10%硫酸密度:1.07 g/cm3,量取593.4mL98% 硫酸加水定容到1000 mL,即为10%硫酸.6.0.025mol/L重铭酸钾:10 mL;先经过120°C烘干2小时,称取1.225g加水定容到1000 mL,避光,棕色瓶保存。
木质素的显色反应
①木质素与浓无机酸的缩合反应:主要与木质素结构中松柏醛结构有关。
②Maule显色反应:用高锰酸钾和盐酸处理木材,再以氨水处理,阔叶才木质素显紫色。
紫丁香环经过高锰酸钾和盐酸处理生成甲氧基领苯二酚,在用氨水处理生成甲氧基邻苯醌结构显色反应。
③Cross-Bevan反应:用氧气处理湿润状态下的无抽提物木材,木质素反应后生成氯化木质素,后用亚硫酸及亚硫酸钠处理,阔叶材木质素显红紫色。
木质素重要的显色反应是Mäule反应,可用此鉴别针叶树材和阔叶树材。
Mäule反应是将木材试样用1%高锰酸钾溶液处理5min,水洗后用3%盐酸处理,再用水冲洗,然后用浓氨水溶液浸透。
针叶树材显黄色或黄褐色,阔叶树材则显红色或红紫色。
这是因为组成针叶树材和阔叶树材木材的木质素基本结构单元不同,阔叶树材的紫丁香基结构与高锰酸钾和盐酸作用时,生成甲基-O-儿茶酚,用氨水反应后形成甲基-邻醌结构显红色。
当有浓盐酸或浓硫酸存在时,原本木质素和酚类、胺类能呈显色反应。
Maule 反应是最有实用意义的显色反应,此反应常用来鉴别针、阔叶材样品。
阔叶材木质素中大约含有20%~70%的紫丁香基,在反应中能形成3-甲氧基-O-醌结构,呈显出美丽的玫瑰红色;针叶材木质素基本上都是愈创木基型的结构单元,对Maule染色不产生正反应,反应后的木片则显黄色,或黄褐色,籍此可将混合试样中的针、阔叶材区别开来。
一、应用仪器及试剂
1、天平,精确至0.01 克;
2、烧杯50~100 毫升;
3、1%KMnO4水溶液;
4、6N 的HCl;
5、10%的NH4OH。
二、测定方法
将3~5 克混合试样置于烧杯中,在室温下先用适量10% KMnO4水溶液处理10分钟。
倾出KMnO4溶液,用自来水洗至不显紫色,将洗涤水倾干。
再用9N 的HCl 处理一分钟,倾出酸液,用水洗净,将剩余的水挤出。
再用40%的NH4OH 处理10-20 分钟,此时木片呈现两种颜色。
将氨水倒出,用水洗净木片,将红色的阔叶材木片与黄色(或褐色)的针叶材木片分开,干燥,然后分别称重,计算出两
2 种木材所占的重量百分比含量。