Лігнін

Фрагмент молекули лігніну

Лігні́н (від лат. lignum — деревина, дерево) — органічна речовина, нерегулярний полімер з розгалуженими макромолекулами, побудованими головним чином із залишків заміщених фенолоспиртів. Поряд з целюлозою є складовою частиною здерев'янілих тканин судинних рослин. Разом із геміцелюлозою зумовлює міцність стовбурів і стебел рослин. Найбільше лігніну містить деревина хвойних (до 35 %) і листяних (20—25 %) порід. У водоростях, мохах, грибах лігнін не утворюється.

Склад та будова

Спроби представити будову лігніну у вигляді хімічних формул відбивають лише загальні принципи його будови. Не з'ясовано ще, чи складається лігнін із цілком ідентичних макромолекул^{[джерело?]}, а також не встановлена його молекулярна маса; приймають від 682 до 1000000. Для лігніну з молекулярною масою 784 (виділеного із сосни) запропонована наступна формула: елементний склад лігніну з різних рослин приблизно наступний, % мас: С — 63, Н — 6 і О — 31.

Лігнін може бути виділений з деревини двома способами: обробкою гідролізуючими агентами (концентрованими кислотами — HCl і Н₂SO₄ для видалення полісахаридів (у залишку виходить лігнін) або розчиненням самого лігніну (обробкою 2,5%-м розчином лугу при підвищених тиску й температурі). Виділений лігнін являє собою аморфний порошок або волокна, зафарбовані в жовтувато-коричневі кольори, нерозчинні у воді й органічних розчинниках.

Оскільки виділення лігніну з деревини неминуче пов'язане з дією на неї концентрованих розчинів мінеральних кислот або розчину лугу при нагріванні, то є підстави думати, що отримані цими методами продукти, прийняті за лігнін, фактично відрізняються від природного лігніну. Відповідно до цього розрізняють первинний лігнін (лігнан), що перебуває в природних одеревілих клітинних стінках, і вторинний лігнін — виділений з рослин і тому видозмінений у процесі його виділення.

У результаті проведених досліджень було встановлено, що й лігнани, і лігніни, як вищі молекулярні сполуки, мають макромолекули, що складаються з елементарних структурних одиниць, які побудовані з ядер циклічної (ароматичної) структури, пов'язаних із різноманітними периферійними функціональними групами — карбонільними, гідроксильними (зокрема, фенольними), а також метоксильними. Склад функціональних груп у лігніні з різних рослин неоднаковий й залежить від способу його виділення з рослинних тканин.

Властивості

Велика кількість активних функціональних груп різного типу робить лігнін здатним до численних хімічних перетворень. Він легко нітрується, хлорується й окиснюється. При дії на лігнін пероксиду водню, перманганату калію, хромової кислоти й інших окислювачів утворюються бензолкарбонові кислоти (бензойна, фталева й ін.). Остання обставина є однією з вирішальних для висновку про ароматичну структуру ядерної частини елементарних ланок макромолекул лігніну.
Припущення про ароматичну структуру лігніну обґрунтовуються також і результатами нагрівання його без доступу повітря (тому що в рідкому дистиляті, що утворюється, виявляються феноли й ароматичні вуглеводні), а також за результатами гідрування лігніну (можна досягти майже повного його перетворення в ароматичні і гідроароматичні вуглеводні). На ароматичну структуру ядерної частини елементарних ланок макромолекул лігніну вказують і дані рентгеноструктурного аналізу.

Важливо відзначити, що лігнін легше руйнується мікроорганізмами в живих рослинах, але стійкіший у відмерлих рослинах. Целюлоза, навпаки, має високу стійкість до дії мікроорганізмів у живих рослинах, але порівняно легко піддається бактеріальному розпаду у відмерлих рослинах.

При геліфікації і фюзенізації утворює затверділу безструктурну торфову масу.

Застосування

Лігнін використовується для зниження в'язкості бурових розчинів, одержання активного вугілля тощо. Крім того, за певних умов лігніни можуть використовуватися як недефіцитна зв'язуюча речовина при виробництві кам'яновугільних брикетів.

Див. також

• Лігнін окиснений
• Лігнінові реагенти

Посилання

• Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2007. — Т. 2 : Л — Р. — 670 с. — ISBN 57740-0828-2.
• В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600. ISBN 978-966-317-024-4
• Глосарій термінів з хімії // Й.Опейда, О.Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет — Донецьк: «Вебер», 2008. — 758 с. — ISBN 978-966-335-206-0