Die Chemie der Pflanzenzellwand: Ein Beitrag zur Morphologie, Physik, Chemie und Technologie der Cellulose und ihrer Begleiter

by Erich E. Treiber (Editor)

Overview

In den letzten Dezennien hat sich mehr und mehr die Erkenntnis durchgesetzt, daB die submikroskopische Struktur, oft die ganze biologische Einheit (Faser- zelle), von auBerordentlicher Bedeutung fUr das Verstehen chemischer und techno- logischer Eigentiimlichkeiten ist. Eine Cellulosechemie muB daher mehr und mem auch die iibermolekulare und biologische Struktur, an die physikalische und zum groBen Teil auch chemische Eigenschaften hochpolymerer Stoffe gekniipft sind, hervorheben und behandeln. Dariiber hinaus miissen die Eigenheiten wie auch die Rolle der Begleitstoffe der Cellulose - yom chemischen, physikalischen wie auch morphologischen Gesichtspunkt aus - im biologischen Zusammenhan betrachtet werden. Dies fUhrt zwangsweise zu einer Chemie, Physik und sub- mikroskopischen Morphologie der Pflanzenzellwand. Vorliegende Monographie stellt nun einen Versuch dar, diese Liicke in der Dar- stellung verschiedener Cellulosechemien auszufUllen, wie auch die zu kurze und nur auf das Nutzholz ausgerichtete Behandlung in den Lehrbiichern der Holz- chemie zu komplettieren. Man kann heute eben nicht mehr allein von einer chemischen Holzforschung sprechen; muB sich doch der Cellulosechemiker ebenso mit gewissen botanischen, anatomischen, pflanzenphysiologischen, biologischen, physikalischen und physiko-chemischen Fragen beschiiftigen, wenn er den von der Natur so heterogenen, jedoch nach unfaBbaren GesetzmaBigkeiten so logisch auf- gebauten Naturstoff "Holz" kennenlernen, verstehen und in seiner zweckmaBigen technologischen Verwertung vollig beherrschen will. Es ist der Wunsch der Autoren, neben den wissenschaftlichen Tatsachen und Erkenntnissen, die an verschiedensten Pflanzenorganen gemacht wurden, vor- nehmlich auch die Ergebnisse herauszustellen, die technische Bedeutung besitzen.

Product Details

ISBN-13:	9783642926983
Publisher:	Springer Berlin Heidelberg
Publication date:	02/12/2012
Edition description:	Softcover reprint of the original 1st ed. 1957
Pages:	512
Product dimensions:	6.69(w) x 9.61(h) x 0.04(d)
Language:	German

Table of Contents

Erster Teil Einführung.- Erstes Kapitel Einleitung Mit 30 Abbildungen.- § 1. Vorbemerkung. Von E. Treiber.- § 2. Bauprinzipien der Faserstoffe.- § 3. Die chemischen Voraussetzungen für die Faserbildung.- § 4. Die biologische Entstehung der Cellulose.- 1. Einleitung.- 2. Die Bildung der Cellulose.- a) Ältere Anschauungen.- b) Neuere Anschauungen.- § 5. Der Einfluß morphologischer Faktoren auf die Herstellung von Zellstoff und Papier. Von L. Skman.- 1. Holzart (allgemeine Gesichtspunkte).- a) Kernholz — Splintholz.- b) Schnellwüchsigkeit, Jahresringbreite.- c) Frühholz, Spätholz (Trockenvolumgewicht).- 2. Fasereigenschaften.- § 6. Der Einfluß morphologischer Faktoren auf den chemischen Umsatz von Kunstseidenzellstoffen. Von E. Treiber.- Zweites Kapitel Die Kohlenhydrate (Kurze allgemeine Darstellung) Mit 4 Abbildungen.- § 7. Zucker und zuckerähnliche Polysaccharide (Oligosaccharide).- § 8. (Zuckerunähnliche) Polysaccharide.- Drittes Kapitel Mikroskopische Morphologie (nebst einem Abriß des Baues der wichtigsten Faserpflanzen) Mit 49 Abbildungen.- § 9. Einleitung.- § 10. Der celluläre Bau der Pflanze.- § 11. Die wichtigsten Zellformen und ihre Verbände (Gewebe).- 1. Meristeme.- 2. Dauergewebe.- 3. Die Zellformen.- § 12. Aufbau und mikroskopisch sichtbare Strukturen der Zellwand.- 1. Die meristematische Zellwand.- 2. Intercellularen.- 3. Die Schichtung der Zellwand.- 4. Streifung.- 5. Artifizielle Strukturen.- 6. Lokale Wandverdickungen.- 7. Tüpfel.- § 13. Chemische Veränderungen der Zellwand.- 1. Verholzung.- 2. Kork und Kutin.- 3. Gummi.- 4. Anorganische Inkrusten.- § 14. Optische Eigenschaften der Zellwand.- 1. Lichtabsorption.- 2. Lichtbrechung.- 3. Dichroismus und Difluorescenz.- 4. Doppelbeugung.- 5. Verhalten zu Farbstoffen.- § 15. Mechanische Eigenschaften der Zellwand.- 1. Zug- und Druckfestigkeit.- 2. Elastizität.- 3. Quellung.- 4. Härte.- 5. Wärmeleitfähigkeit.- § 16. Der Aufbau des Stammes und die Bildung des Holzkörpers.- 1. Der primäre Stamm.- 2. Das sekundäre Dickenwachstum.- 3. Das DickenWachstum der Einkeimblättrigen.- 4. Die sekundäre Rinde.- 5. Periderm, Borke.- 6. Das Holz.- a) Die Längselemente des Holzkörpers.- Tracheiden.- Gefäße.- Holz- (Libriform-)fasern.- Holzparenchym.- b) Markstrahlen.- c) Thyllen, Verkernung.- d) Harzgänge.- § 17. Quantitative Holzanatomie.- 1. Quantitativer Anteil der Zellarten im Holz.- 2. Faserdimensionen.- 3. Porenvolumen und Wichte.- § 18. Kurze makroskopische und mikroskopische Charakteristik einiger für die Cellulose-technik wichtigeren Fasern.- 1. Vorbemerkung.- 2. Nadelhölzer.- a) Allgemeine Charakteristik.- b) Spezielle Beschreibungen.- 3. Laubhölzer.- a) Allgemeine Charakteristik.- b) Spezielle Beschreibungen.- 4. Technisch verwertbare Fasern außerhalb des Holzkörpers.- a) Allgemeines.- b) Spezielle Beschreibungen.- Samenhaare.- Bastfasern (Weichfasern).- Baste.- Hartfasern der Monocotyledonen.- 5. Sonstige Faserstoffe.- Zweiter Teil Chemie und submikroskopische Morphologie der Pflanzenzellwand.- Viertes Kapitel Die primären Pflanzenstoffe Mit 103 Abbildungen.- §19. Die Cellulose. Von E. Treiber.- 1. Molekülgröße.- 2. Polydispersität.- 3. Abweichungen von der idealen Formel.- 4. Die Kristallstruktur der Cellulose.- a) Kräfte, die die Gitterstruktur zusammenhalten.- b) Die Gitterstruktur der Cellulose.- c) Polymorphe Celluloseformen — Hydratcellulose.- Hydratcellulose.- Der übermolekulare Aufbau der Hydratcellulose.- d) Weitere Gittertypen.- 5. Das Cellulosemicel.- 6. Kristallinitätsgrad.- § 20. Der übermolekulare Aufbau der Cellulose und die Textur der Zellwände. Von E. Treiber (mit Beiträgen von S. Asunmaa und H. Meier).- 1. Vorbemerkung.- a) Wachstumstexturen.- b) Bau der Mikrofibrille.- Existenz und Dimension der Mikrofibrille.- Feinbau der Mikrofibrille.- 2. Die Struktur der Faserzellwand (Bau der Faserzelle).- 3. Die Mittellamelle. Von S. Asunmaa.- a) Definition und Dimensionen.- b) Chemische Zusammensetzung.- c) Submikroskopische Morphologie.- d) Feinstruktur der Mittellamelle.- 4. Aufbau der Einzelfaser. Von E. Treiber.- a) Zellgröße und Form.- b) Chemisch-mikroskopische Beobachtungen (Dislocations, Striations, Lamellie-rung der eigentlichen Sekundärwand, Querelemente).- c) Weitere Diskontinuitäten der Faserstruktur.- d) Spaltsystemem.- 5. Existenz und Bau der Sekundärfibrille (Fila).- 6. Die Primärwand.- Das Wachstum der Primärwand.- 7. Die Sekundärwand.- a) Untersuchungsmethoden.- b) Bau der Sekundärwand (allgemein).- c) Die Übergangslamelle.- d) Feinbau der eigentlichen Sekundärwand (Zentralschicht).- e) Algenzellwände.- 8. Die Tertiärwand. Von H. Meier.- a) Begriff.- b) Vorkommen.- c) Ontogenese.- d) Morphologie.- e) Chemismus.- f) Resistenz gegenüber verschiedenen Aufschlußverfahren bei Fichtentracheiden.- § 21. Hemicellulosen. Von E. Treiber.- 1. Überblick über die Hemisubstanzen.- a) Vorbemerkung.- b) Isolierung.- c) Löslichkeit.- d) Einteilung.- 2. Vorkommen und Bauprinzip.- a) Hexosane.- b) Pentosane.- c) Zusammengesetzte Polyosen.- d)—- und—-Cellulose.- 3. Physikalisch-chemische Untersuchungsergebnisse an Hemicellulosen.- a) Molekülgröße.- b) Molekülgestalt.- c) Chemische Umsetzungen.- d) Übermolekulare Struktur.- § 22. Die Polysaccharide der Algen. Von B. Lindberg.- § 23. Pektine. Von E. Treiber.- § 24. Pflanzengummi und Schleime. Von E. Treiber.- § 25. Besondere Zellwandstoffe — Chitin. Von E. Treiber.- § 26. Verteilung der Zellwandkomponenten in der Zellwand. Von P. W. Lange.- 1. Problemstellung.- 2. Einblick in die Meßmethodik. Nomenklatur.- 3. Verteilung des Lignins in den Zellwänden.- 4. Verteilung der Kohlenhydrate (Cellulose und Hemicellulose).- a) Allgemeiner Überblick.- b) Vergleich der relativen Substanzverteilung in warm- und kaltalkalibehandelten Fasern.- c) Detaillierte Aussagen aus den relativen Verteilungskurven.- Einfluß einer Kaltalkalibehandlung, verglichen mit einer Warmalkalibehandlung an Fichtenholocellulose.- Hydrolytische Behandlung, verglichen mit einer Alkalibehandlung von Fasern einer Holocellulose.- Kurze Vorhydrolyse, gefolgt von einer Kaltalkalibehandlung.- d) „Absolute“ Verteilungskurven.- 5. Massenverteilung in Zellwänden schwedischer Fichte und Birke.- 6. Zusammenfassung.- 7. Zukünftige Entwicklungsmöglichkeiten und Anhang (Interferenzmikroskopie)..- Fünftes Kapitel Anhang (zu § 19 und 20) (Allgemeines zur Chemie und Physik der Cellulose) Mit 31 Abbildungen.- § 27. Die Reaktionsweise der Cellulose. Von G. Porod, J. Schurz und E. Treiber.- § 28. Die Reaktivität der festen Cellulose vom Standpunkt der Phasenregel. Von J. Schurz.- § 29. Die Reaktivität der Cellulose, mathematisch formuliert. Von J. Schurz und G. Porod.- § 30. Zur Beurteilung von Kunstseidenzellstoffen. Von E. Treiber.- a) Laugelöslichkeit.- b) Resthemi, Restpentosan.- c) Polydispersität.- d) Polymerisationsgrad.- e) Homogenität.- f) Garnrohton.- g) Filtrierbarkeit.- h) Alkalisierungsverhalten.- j) Spinnversuch.- § 31. Die oxydativen und hydrolytischen Veränderungen der Cellulose. Von B. Lindberg.- 1. Oxydation niedermolekularer Kohlenhydrate.- 2. Analysenmethoden für Oxycellulosen.- 3. Verschiedene Typen von Oxycellulose.- 4. Oxydation mittels Luft in alkalischem Medium.- 5. Phohemische Oxydation.- 6. Thermischer Abbau der Cellulose.- 7. Mechanischer Abbau.- 8. Alkalischer Abbau von oxydierter Cellulose und Polysaccharidenc.- 9. Saure Hydrolyse der Cellulose.- § 32. Die wichtigsten chemischen Umsetzungen der Cellulose. Von J. Schurz und E. Treiber.- 1. Einleitung.- 2. Veresterung.- a) Anorganische Ester.- Cellulosenitrat.- Schwefelsäureester der Cellulose.- Andere anorganische Ester.- b) Organische Ester.- Ameisensäureester der Cellulose (Formylcellulose).- Celluloseacetat.- Andere Ester.- Mischester.- Cellulosexanthogenat (Sulfthiokohlensäureester).- c) Die Celluloseäther.- 3. Andere Cellulosereaktionen.- a) Die Reaktion der Cellulose mit Wasser.- b) Cellulose als Kationenaustauscher.- c) Die Reaktionen der Cellulose mit Alkalien.- § 33. Die physikalischen Eigenschaften der Cellulosederivate. Von J. Schurz.- § 34. Einwirkung von Licht-, Schall- und Wärmeenergie auf Cellulose. Von E. Treiber.- a) Die Photolyse der Cellulose.- b) Die Photooxydation.- c) Einfluß von Ultraschall und Wärme.- d) Chemische und biologische Zerstörung.- § 35. Cellulose und Cellulosederivate in Lösung. Von J Schurz und G. Porod.- 1. Allgemeines.- 2. Celluloselösungsmittel. Von J. Schurz.- a) Anorganische Salzlösungen.- b) Anorganische Säuren.- c) Alkalien.- d) Organische Basen.- e) Metallhydroxyd-Basen.- f ) Weitere Lösungsmittel.- 3. Der Zustand des Fadenmoleküls in Lösung. Von J. Schurz und G. Porod.- § 36. Viscositätsmessungen und das Molekulargewicht der Cellulose. Von J. Schurz.- 1. Allgemeines.- 2. Die Messung der Viscosität. Fehlerquellen.- a) Kugelfallviscosimeter.- b) Capillarviscosimeter.- 3. Messung der Absolutviscosität.- 4. Die Grenzviscositätszahl.- a) Bestimmung.- b) Temperaturabhängigkeit.- c) Substitutionsgrad.- d) Die Berechnung des Molekulargewichtes aus [?].- Zusammenfassung.- 5. Strukturviscosität.- § 37. Die physikalisch-chemischen Konstanten der Cellulose. Von E. Treiber.- a) Elektrische und optische Werte.- b) Mechanische und calorische Daten.- Sechstes Kapitel Die Chemie der übrigen Wandsubstanzen Mit 32 Abbildungen.- § 38. Einleitung. Von E. Treiber.- § 39. Die Extraktstoffe des Holzes. Von B. Lindberg.- 1. Vorbemerkung.- 2. Ätherische Öle und Harze.- 3. Fettsäuren, Ester und Unverseifbares.- 4. Gerbstoffe.- 5. Phenolische Substanzen.- 6. Tropolone.- 7. Kohlenhydrate.- 8. Weitere Extraktstoffe.- § 40. Zellsaft, Transpirationswasser, Siebröhren- und Cambialsaft. Von O. Härtel und E. Treiber.- 1. Der Zellsaft.- 2. Transpirationswasser.- 3. Phloemsaft.- 4. Cambialsaft.- § 41. Rinde und Rindenstoffe. Von B. Koljo.- 1. Morphologie und Eigenschaften der Rinde.- a) Innenrinde oder Bast.- b) Außenrinde.- 2. Chemische Zusammensetzung der Rinde.- § 42. Das Suberin. Von B. Koljo und P. Sitte.- 1. Allgemeines und die Chemie des Korks. Von B. Koljo.- a) Vorbemerkung.- b) Chemie des Korkes.- 2. Der Feinbau der Kork-Zellwände. Von P. Sitte.- a) Zusammenfassende histologische Vorbemerkung.- b) Mikroskopische Struktur.- c) Submikroskopische Struktur.- Polarisationsmikroskopie.- Elektronenmikroskopie.- Röntgendiffraktographie.- d) Amikroskopische Struktur.- e) Die physiologische Bedeutung des Feinbaues.- § 43. Wachse und Cutin. Von B. Koljo (mit einem Beitrag von P. Sitte).- 1. Vorkommen des Wachses.- 2. Chemie der Wachse.- 3. Farbwachse.- 4. Cutin.- 5. Morphologie des Cutins und des Sporopollenins. Von P. Sitte.- a) Cutin.- b) Sporopollenin.- § 44. Lignin. Von E. Adler und J. Gierer.- 1. Definition.- 2. Vorkommen und morphologische Lagerung.- 3. Isolierung.- a) Auslösung des Lignins mit neutralen Lösungsmitteln.- Brauns-Lignin („Lösliches Lignin“).- Nord-Lignin.- Björkman-Lignin.- b) Mit organischen Lösungsmitteln in Gegenwart von Mineralsäuren.- c) Lignosulfonsäure.- d) Alkalilignin, Thiolignin.- e) Ligninisolierung durch Abbau der Kohlenhydrate.- 4. Quantitative Bestimmung.- 5. Struktur des Lignins.- a) Analyse und funktionelle Gruppen.- Phenolhydroxylgruppen.- b) Physikalische Kennzeichen.- c) Farbreaktionen.- Reaktionen der Coniferylaldehydgruppe.- Indophenolreaktion.- d) Abbaureaktionen.- Oxydativer Abbau.- Hydrogenolyse.- Abbau durch Alkalimetall in flüssigem Ammoniak.- e) Die Reaktionen bei der Sulfitkochung.- „Alkalische Hydrolyse“ von Lignin und Lignosulfonsäuren.- f ) Reaktionen bei der Alkali- und Sulfatkochung.- g) Reaktionen mit alkoholischer Mineralsäure.- Einwirkung von CH3OH-HCl unter milden Bedingungen.- Alkoholyse und Acidolyse.- h) Biosynthese.- Biogenese des Coniferylalkohols.- Der Aufbau von Lignin aus Coniferylalkohol.- i) Schlußbetrachtung.- § 45. Anorganische Ausscheidungsstoffe der Pflanzen, Mineralisierung der Zellwand. Von E. Treiber.- Namenverzeichnis.