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

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. Stockman.- 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. Photochemische 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.