Propriedades químicas da madeira

A madeira é um material orgânico, e os seus constituintes químicos estão directamente relacionados com as suas propriedades. A madeira é um biopolímero tridimensional, composto, principalmente, de celulose, hemiceluloses e lignina, responsáveis pela formação da parede celular e pela maioria das suas propriedades. Os extractivos, também com uma importância reconhecida em diversas situações, actuam como componentes complementares e apresentam grande variabilidade na sua quantidade e constituição. O conhecimento da natureza química da madeira possibilita o sentido de seu comportamento como matéria-prima para diversos usos.
A madeira caracteriza-se como um material constituído fundamentalmente por compostos de elevado grau de polimerização e peso molecular (celulose, hemiceluloses e lignina), os quais são considerados como os verdadeiros responsáveis pela morfologia e estrutura da madeira. Os compostos de baixo peso molecular (extractivos e componentes minerais) representam apenas uma pequena parcela e, muitas vezes, são considerados como simples acessórios da madeira em termos estruturais.

A distribuição dos principais compostos da madeira pode ser observada na Figura seguinte.

Componentes estruturais
Os componentes fundamentais ou estruturais são aqueles que existem em toda e qualquer madeira e sem os quais ela perde sua identidade ou a sua estrutura. Na sua quase totalidade, estes constituintes são de natureza orgânica e não podem ser removidos pela acção de qualquer solvente, sem que haja a consequente destruição de sua estrutura. Os polissacarídeos insolúveis em água são os principais representantes dos compostos fundamentais da madeira, incluindo, principalmente, a celulose e as hemiceluloses.

Celulose
É o constituinte mais abundante nos vegetais, representando cerca de 40% da massa de madeira seca. Nos vegetais superiores aparece, principalmente, sob forma de fibras. A origem química da celulose é baseada na glicose, que corresponde a um monossacarídeo com seis átomos carbonos (hexose) na sua estrutura, onde ocorrem cinco grupos hidróxilicos alcoólicos e um grupo aldeídico (aldose). O grau de polimerização da celulose varia, principalmente, em função da matéria-prima, do método de isolamento etc. É comum considerar a sua variação entre 5.000 e 10.000.

Hemicelulose
As hemiceluloses representam cerca de 25% da composição de matéria seca da madeira. São compostas de cadeias mais curtas que as celuloses e a sua terminologia é complexa, sendo reagrupada em polissacarídeos. Juntamente com a celulose, formam a fracção da madeira denominada holocelulose.
Essa classe de moléculas diferencia-se da celulose, principalmente, porque elas são solúveis em soluções alcalinas diluídas, hidrolisam-se pela acção de ácidos diluídos a quente, produzindo outros monossacarídeos além da glicose, por possuírem baixo grau de polimerização e, consequentemente, pequeno peso molecular.
O termo polioses também tem sido empregue para referir as hemiceluloses, porque, na formação das suas cadeias, ocorrem diversos tipos de açúcares. O grau de polimerização médio dessas moléculas está compreendido entre 150 e 200, e seu peso molecular entre 15.000 e 25.000.
As hemiceluloses podem ser resultado da polimerização de vários tipos de açúcares, sendo os mais comuns: D-glicose, D-manose, D-galactose, D-xilose e L-arabinose.

Lenhina
De acordo com os métodos de extracção empregues, segundo alguns autores, a lenhina representa cerca de 25 a 30% do peso seco da madeira. A lignina encontra-se incrustada nas paredes celulares, estando, na grande maioria, localizadas nas paredes primárias. É um polímero tridimensional, cuja maior parte é formada pela copolimerização de dois álcoois fenilpropanóicos.
A lenhina possui a propriedade de se prender às fibras da celulose, bem como de ocupar os espaços intercelulares, tornando, assim, a parede rígida e impermeável. Representa um papel importante no desempenho das funções de apoio e condução dos vegetais.
Assim sendo, esta constitui um polímero natural que apresenta grandes dificuldades para o estudo e conhecimento de sua estrutura química. Actualmente, não existem dúvidas de que a lenhina é composta apenas por carbono, hidrogénio e oxigénio.
O peso molecular da lenhina é indeterminado, no entanto alguns autores consideram que existe apenas uma molécula de lenhina dentro da árvore, visto que ela é um polímero desordenado, tridimensional, que forma uma rede contínua na árvore.

Componentes não estruturais
Os componentes não estruturais são aqueles que não tomam parte essencial da formação da estrutura da madeira. São compostos com baixo grau de polimerização, ou mesmo não polimerizados. Estes incluem as substâncias solúveis em solventes orgânicos neutros (álcool, benzeno, tolueno, éter, etc.), solúveis em água, ou que possam ser arrastados pelo vapor de água. Estes componentes são os chamados extractivos da madeira.