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許多樹種的木材，當其含水率較高時或較長?時間地暴露在潮濕的空氣中會發生變色，不是由真菌侵染木材造成的，而是由于木材中的某些成分發生化學反應而引起的，稱為化學變色。木材中的單寧、色素、生物堿、糖類、酚類及其它有機物的氧化縮合反應，其中最主要的是木材中酚類物質的氧化。酚類化合物具有苯環結構，易于被氧化，這是產生化學變色的原因。

酚類化合物氧化前為無色，有些可溶于水；氧化后，生成不溶于水的縮合物，顏色為紅色、紅褐?色、褐色，因此化學變色又稱為氧化變色。?某些術材中含有單寧，又稱植物鞣質，是多元酚類的混合物，當在潮濕條件下與鐵接觸，其中的單寧與鐵會發生化學反應（絡合反應）形成單寧酸鐵。單寧酸鐵呈黑色，是用來制造墨水的主要原料，因此使得木材的顏色變黑。根據鐵量的多少和木材與鐵接觸時間的長短，木材的顏色?變為淺灰色至藍黑色。

同樣，將木材浸泡在含鐵量高的水中，木材也會發生這種化學變色。另外，木材與銅或銅臺金接觸。由于木材中的單寧與銅發生化學反應，生成單寧酸銅，也會使木材變色（淺紅色）。在木材干燥過程也常發生化學變色。這主要是由于木材干燥速度慢造成的，與墊木接觸的部位尤其如此。化學變色的特點是變色深度淺，變色比較均勻一致。