Гуминовые и фульвокислоты

Различие в свойствах и роль в почвообразовании и плодородии почв

Гуминовые кислоты - высокомолекулярные азотсодержащие органические кислоты циклического строения. Они хорошо растворяются в слабых растворах едких и углекислых щелочей, пирофосфата натрия, щавелевокислого натрия, фтористого натрия и аммиака с образованием растворимых солей, называемых гуматами. В зависимости от концентрации и типа почвы растворы гуматов имеют вишнево-коричневую или черную окраску.

Гуминовые кислоты растворяются также в некоторых органических ратсворителях - диметилформамиде, натриевой соли этилеидиаминтетра уксусной кислоты, пиридине, диметилсульфоксиде, образуя ряд растворимых производных. Из растворов гуминовые кислоты легко осаждаются водородом минеральных кислот, а с катионами двух- и трехвалентных металлов образуют нерастворимые в воде соли. Препараты гуминовых кислот, выделенные из почвы, окрашены в коричневый или черный цвет.

Гуминовые кислоты очень слабо растворяются в воде и не растворяются в минеральных кислотах. Гуминовые кислоты состоят из углерода, водорода, кислорода и азота.Их элементный состав колеблется в некоторых относительно узких пределах; С от 52 до 62%, H от 2,8 до 5,8, О от 31 до 39, N от 1,7 до 5% Содержание этих элементов в гуминовых кислотах зависит от типа почвы, химического состава разлагающихся остатков, условий гумификации. Наиболее обуглерожены гуминовые кислоты черноземов. Сельско-хозяйственное использование почвы под пашню мало изменяет элементный состав этих кислот. Выделенные из почвы препараты гуминовых кислот содержат, помимо С, Н, О и N, некоторое количество зольных элементов Р, S, A1, Fe, Si); в зависимости от степени очистки препарата их количество колеблется от 1 до 10%.

Кислотная природа этих соединений обусловлена рядом кислых функциональных групп, главнейшими из которых являются карбоксильные (СООН) и фенолгидроксильные (—ОН), водород которых может замещаться катионами оснований. Полагают, что при нейтральной реакции может замещаться водород карбоксильных групп, количество которых в различных препаратах колеблется от 250 до 500 м.-экв. на 100 г гуминовой кислоты.

При кислой реакции эта величина уменьшается, а при щелочной возрастает до 600—700 м.-экв., так как в реакцию вступают фенолгидроксильные группы. Данные спектрографических, химических, хроматографических и рентгенографических исследований свидетельствуют о том, что молекула гуминовых кислот имеет сложное строение. Основными компонентами ее являются:

1) ароматические и гетероциклические группировки— различные азотсодержащие гетероциклы, фенолы, ароматические альдегиды и ароматические карбоновые кислоты;

2) алифатические и алициклические группы — аминокислотные и углеводные

3) функциональные группы, в которые входят прежде всего карбоксильные и фенолгидроксильные, обусловливающие кислотные свойства, а также, по-видимому, спиртовые гидроксилы, кетонные и альдегидные группы и метоксилы.

Вероятный процент ароматических и гетероциклических группировок в молекуле составляет 50—65%, алифатические и алициклические— 25—40%, функциональные группы — 10—25%.

Очень неоднородны формы азота в гуминовых кислотах. Они представлены аминными, аминокислотными и азотсодержащими гетероциклическими группировками. Характерной особенностью гуминовых кислот является их гетерогенность по величине молекул и составу. Любой препарат гуминовых кислот легко расчленяется на ряд фракций, различных по молекулярной массе и с несколько различным элементным составом. Молекулярная масса молекул гумииовых кислот колеблется от 4000—6000 до 50 000—100 000 при использовании метода гельфнльтрации. Гуминовые кислоты не имеют кристаллической структуры, по, как показывают электронографические исследования и рептгеноструктур-пый анализ, их молекула характеризуется упорядоченным сетчатым строением.

Растворы гуминовых кислот и гуматов передвигаются в электрическом поле (явление электрофореза), причем при всех значениях рН молекулы несут отрицательный заряд. Различные молекулы передвигаются с неодинаковой скоростью вследствие их гетерогенности. Не менее существенны оптические свойства гуминовых кислот и гуматов. В видимой и ультрафиолетовой частях спектра они дают сплошной спектр с минимальным поглощением в ультрафиолетовой части его и с максимумом в синей. Видимую часть спектра гуминовых кислот называют оптической плотностью. Наиболее сложен инфрак-расный спектр гуминовых кислот, на котором имеется ряд селективных полос поглощения, обусловленных отдельными компонентами молекулы. Основная масса гуминовых кислот в любой почве с рН более 5 находится в виде нерастворимых в воде органо-минеральных производных, а в почвах с кислой реакцией (рН менее 5) — в форме дегидратированных гелей и частично растворяется при действии щелочных растворов, образуя молекулярные и коллоидные растворы.

Фульвокислоты - высокомолекулярные азотсодержащие орга-ганические кислоты. Они растворимы в воде, кислотах, слабых растворах едких и углекислых щелочей, пирофосфата натрия н водном растворе аммиака с образованием растворимых солей - фульватов. Растворяются они также во многих органических растворителях. Выделенные из почвы препараты фульвокислот окрашены в светло-бурый цвет, а растворы их в зависимости от концентрации имеют окраску от соломенно-желтой до оранжевой. Фульвокислоты состоят из углерода, водорода, кислорода и азота, но меньше, чем гуминовые кислоты, содержат углерода и больше кислорода .

Колебания элементного состава в них таковы: С от 40 до 52%, Н от 4 до 6, О от 42 до 52, N от 2 до 6%.
Кислотная природа фульвокислот обусловлена карбоксильными и фенолгидроксильными группами, водород которых способен к обменным реакциям. Эти группы в фульвокислотах составляют 800—1000 м.-экв. на 100 г препарата. Водные растворы сильнокислые (рН 2,6—2,8). В молекуле фульвокислот найдены ароматические и алифатические группировки, аналогичные тем, что и в гуминовых кислотах, но ароматическая часть молекулы в фульвокислотах выражена менее ярко. Пре-обладающее значение имеют алифатические, углеводные и аминокислотные компоненты. Фульвокислоты легко расчленяются на ряд фракций, различных по составу и молекулярной массе.

Молекулярная масса различных фракций фульвокислот колеблется от 200—300 до 30 000—50000, что также подтверждает высокую степень их гетерогенности. Фульвокпслоты благодаря сильнокислой реакции и хорошей растворимости в воде энергично разрушают минеральную часть почвы. Следует, однако, отметить, что степень разрушительного действия ФК на минералы зависит также от количества гуминовых кислот в данной почве; чем меньше гуминовых кислот, тем сильнее действие ФК.

Нет комментариев. Ваш будет первым!