Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Гумі́нові кисло́ти (англ. humic acids, нім. Huminsäuren f pl) — неплавкі аморфні темнозабарвлені речовини, входять до складу органічної маси торфу, бурого вугілля і ґрунту.
Загальний опис
Гумінові кислоти — це група природних темнозабарвлених кислот, що мають спільний тип будови, але є певні розходження, залежно від стадії вуглефікації, петрографічного складу й ступеня окиснення. За хімічною будовою це високомолекулярні, в основному ароматичні, оксикарбонові кислоти. На ранніх стадіях метаморфізму вони містять метоксильні групи. Основою їх структури є конденсовані системи, що включають аліциклічні й ароматичні кільця, бічні ланцюги й функціональні групи при ядрі й у бічних ланцюгах. Фрагменти структури з'єднані між собою кисневими й метиленовими містками, а парамагнетизм зумовлений наявністю радикалів арильного або семихінонного типу, стабільність яких забезпечена присутністю полісполучених систем.
Структура і характеристики
За хімічною структурою гумінові кислоти — це високомолекулярні гідрооксикарбонові (часто містять також карбонільні й метоксильні групи), які утворюють солі гумати.
Припускається, що в гумінових кислотах бурого вугілля основою структури є система із двох-трьох ароматичних ядер, що включає гетероцикли, які містять кисень, азот і сірку, а гумусові кислоти вивітреного кам'яного вугілля мають більш конденсовану структуру й менше бічних ланцюгів.
Вміст гумінових кислот у торфах до 50—60 %, землистому бурому вугіллі до 60 %, в щільному бурому і перехідному вугіллі їх вміст зменшується (до порядку 20—40 %), а в бурому і кам'яному вивітреному вугіллі становить від 0 до 100 % органічної маси. Вміст у ґрунті до 10 %.
Їх властивості змінюються в широких межах. Молекулярна маса у водних розчинах коливається від 1000 до 1400, а кількість функціональних груп перебуває в таких межах: карбоксильні — до 4, гідроксильні — до 4, карбоніли — 1, етерні групи — до 2, подвійні зв'язки -1.
За розчинністю у воді та етанолі діляться на , гематомеланові та . Перші розчиняються у воді, другі — в етанолі, треті нерозчинні ані у воді, ані в етанолі.
Характеристики гумінових кислот істотно залежать від стадії метаморфізму горючої копалини, з якої вони виділені.
У порівнянні з торф'яними, в гумінових кислотах бурого вугілля і виділених з кам'яного вугілля, що окиснилося внаслідок тривалого контакту з повітрям (вивітреного), більше вуглецю й менше водню, менше співвідношення Н/С, немає або мало метоксильних груп, менше гідроксилів, але більше хіноїдних груп і парамагнітних центрів (ПМЦ). Серед кисневмісних функціональних груп переважають гідроксили, а на другому місці — карбоксильні групи.
Здатність органічної речовини торфів, вугілля, ґрунтів накопичувати ряд хімічних елементів пояснюється сорбцією, комплексоутворенням та йонним обміном в першу чергу з гуміновими кислотами.
Вилучення гумінових кислот
Для вилучення гумінових кислот з торфу і бурого вугілля найбільше поширення отримав метод Е. Ердманна, за яким заздалегідь екстраговане сумішшю спирту з бензолом (1:1) буре вугілля в кількості 2-5 г обробляється в конічній колбі (800 мл) 1%-им розчином NaOH при нагріванні протягом години на водяній бані й частому струшуванні. У випадку торфу проводиться також попередня обробка його водою і 2-5 % HCl. Через добу з колби зверху відбирається піпеткою 200 мл прозорого розчину, який підкислюється надлишком соляної кислоти. В осад випадають гумінові кислоти. Їх відфільтровують через беззольний фільтр з фіксованою вагою, який промивається потім водою, висушується у вакуумі при температурі до 80°C і зважується. Вага гумінових кислот, за вирахуванням ваги золи, множиться на 4 і визначається вміст гумінових речовин в ТГК.
Визначення загального виходу гумінових кислот за ГОСТ 9517-76 полягає в обробці вугілля лужним розчином пірофосфорнокислого натрію з подальшою екстракцією гумінових кислот розчином їдкого натру при нагріванні, осадженні їх надлишком соляної кислоти й визначенні маси отриманого осаду.
Визначення виходу вільних гумінових кислот полягає в екстракції ГК з проби вугілля 4 % розчином NaOH при нагріванні, подальшому осадженні їх надлишком соляної кислоти й визначенні маси отриманого осаду.
Вміст гумінових кислот в торфах і вугіллі коливається від 10 до 88 %, причому з підвищенням ступеня вуглефікації бурого вугілля і з наближенням його до стадії кам'яного вмісту ГК меншає. Гумінові кислоти, що виділяються з різних торфів і вугілля, помітно відрізняються не тільки за виходом, але також за властивостями й складом, оскільки вони є сумішшю трьох груп речовин, схожих за їх реакцією зі слабкими лугами, але відмінних за розчинністю у воді і спирті. Частину ГК, розчинну у воді, називають фульвокислотами, нерозчинні у воді, але розчинні в спирті гематомелановими, а нерозчинні у воді й спирті гумусовими кислотами. У ГК торфу фульвокислоти складають від 5 до 18 %, а в ГК бурого вугілля 1-3 %. Найбільш вивченими є гумусові кислоти, що кількісно переважають в суміші, а найменш — фульвокислоти.
Фульвокислоти виділяють разом з іншими ГК 1-2 % розчинами лугів, але з лужних розчинів соляна кислота їх не осаджує і вони залишаються в кислому фільтраті. Водні розчини фульвокислот мають золотисто-жовтий або оранжево-жовтий колір, вміст вуглецю в них 44-50 %, водню 5-6 %. Гематомеланові кислоти мають в розчиненому вигляді червонувато-коричневий колір, а у твердому вигляді це коричневі аморфні порошки, що містять близько 62 % вуглецю, 3-6 % водню й азот, молекулярна маса — 700—900.
Гумусові кислоти являють собою коричневі аморфні порошки, що розкладаються при нагріванні. Їх густина змінюється від 1,33 до 1,45 г/см3 і закономірно збільшується з підвищенням зрілості торфу і бурого вугілля.
Застосування гумінових кислот
Їх застосовують у виробництві свинцевих акумуляторів, як , складові частини добрив, як компоненти розчинів при бурінні свердловин, антисептики для лікування шкірних захворювань у сільськогосподарських тварин.
Див. також
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
- В. І. Саранчук, М. О. Ільяшов, В. В. Ошовський, В. С. Білецький. Хімія і фізика горючих копалин. — Донецьк: Східний видавничий дім, 2008. — с. 600.
- 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. —
- Кочубей В. В., Семенюк І. В., Карпенко О. В. та ін. Фізико-хімічні дослідження структури гумінових кислот // Chemistry, Technology and Application of Substances. 2020. Vol. 3. № 1. С. 22–26.
Посилання
- Suprahumic Research Group [ 26 лютого 2021 у Wayback Machine.]
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Gumi novi kislo ti angl humic acids nim Huminsauren f pl neplavki amorfni temnozabarvleni rechovini vhodyat do skladu organichnoyi masi torfu burogo vugillya i gruntu Priklad strukturi guminovih kislot Zagalnij opisGuminovi kisloti ce grupa prirodnih temnozabarvlenih kislot sho mayut spilnij tip budovi ale ye pevni rozhodzhennya zalezhno vid stadiyi vuglefikaciyi petrografichnogo skladu j stupenya okisnennya Za himichnoyu budovoyu ce visokomolekulyarni v osnovnomu aromatichni oksikarbonovi kisloti Na rannih stadiyah metamorfizmu voni mistyat metoksilni grupi Osnovoyu yih strukturi ye kondensovani sistemi sho vklyuchayut aliciklichni j aromatichni kilcya bichni lancyugi j funkcionalni grupi pri yadri j u bichnih lancyugah Fragmenti strukturi z yednani mizh soboyu kisnevimi j metilenovimi mistkami a paramagnetizm zumovlenij nayavnistyu radikaliv arilnogo abo semihinonnogo tipu stabilnist yakih zabezpechena prisutnistyu polispoluchenih sistem Struktura i harakteristikiZa himichnoyu strukturoyu guminovi kisloti ce visokomolekulyarni gidrooksikarbonovi chasto mistyat takozh karbonilni j metoksilni grupi yaki utvoryuyut soli gumati Pripuskayetsya sho v guminovih kislotah burogo vugillya osnovoyu strukturi ye sistema iz dvoh troh aromatichnih yader sho vklyuchaye geterocikli yaki mistyat kisen azot i sirku a gumusovi kisloti vivitrenogo kam yanogo vugillya mayut bilsh kondensovanu strukturu j menshe bichnih lancyugiv Vmist guminovih kislot u torfah do 50 60 zemlistomu buromu vugilli do 60 v shilnomu buromu i perehidnomu vugilli yih vmist zmenshuyetsya do poryadku 20 40 a v buromu i kam yanomu vivitrenomu vugilli stanovit vid 0 do 100 organichnoyi masi Vmist u grunti do 10 Yih vlastivosti zminyuyutsya v shirokih mezhah Molekulyarna masa u vodnih rozchinah kolivayetsya vid 1000 do 1400 a kilkist funkcionalnih grup perebuvaye v takih mezhah karboksilni do 4 gidroksilni do 4 karbonili 1 eterni grupi do 2 podvijni zv yazki 1 Za rozchinnistyu u vodi ta etanoli dilyatsya na gematomelanovi ta Pershi rozchinyayutsya u vodi drugi v etanoli treti nerozchinni ani u vodi ani v etanoli Harakteristiki guminovih kislot istotno zalezhat vid stadiyi metamorfizmu goryuchoyi kopalini z yakoyi voni vidileni U porivnyanni z torf yanimi v guminovih kislotah burogo vugillya i vidilenih z kam yanogo vugillya sho okisnilosya vnaslidok trivalogo kontaktu z povitryam vivitrenogo bilshe vuglecyu j menshe vodnyu menshe spivvidnoshennya N S nemaye abo malo metoksilnih grup menshe gidroksiliv ale bilshe hinoyidnih grup i paramagnitnih centriv PMC Sered kisnevmisnih funkcionalnih grup perevazhayut gidroksili a na drugomu misci karboksilni grupi Zdatnist organichnoyi rechovini torfiv vugillya gruntiv nakopichuvati ryad himichnih elementiv poyasnyuyetsya sorbciyeyu kompleksoutvorennyam ta jonnim obminom v pershu chergu z guminovimi kislotami Viluchennya guminovih kislotDlya viluchennya guminovih kislot z torfu i burogo vugillya najbilshe poshirennya otrimav metod E Erdmanna za yakim zazdalegid ekstragovane sumishshyu spirtu z benzolom 1 1 bure vugillya v kilkosti 2 5 g obroblyayetsya v konichnij kolbi 800 ml 1 im rozchinom NaOH pri nagrivanni protyagom godini na vodyanij bani j chastomu strushuvanni U vipadku torfu provoditsya takozh poperednya obrobka jogo vodoyu i 2 5 HCl Cherez dobu z kolbi zverhu vidbirayetsya pipetkoyu 200 ml prozorogo rozchinu yakij pidkislyuyetsya nadlishkom solyanoyi kisloti V osad vipadayut guminovi kisloti Yih vidfiltrovuyut cherez bezzolnij filtr z fiksovanoyu vagoyu yakij promivayetsya potim vodoyu visushuyetsya u vakuumi pri temperaturi do 80 C i zvazhuyetsya Vaga guminovih kislot za virahuvannyam vagi zoli mnozhitsya na 4 i viznachayetsya vmist guminovih rechovin v TGK Viznachennya zagalnogo vihodu guminovih kislot za GOST 9517 76 polyagaye v obrobci vugillya luzhnim rozchinom pirofosfornokislogo natriyu z podalshoyu ekstrakciyeyu guminovih kislot rozchinom yidkogo natru pri nagrivanni osadzhenni yih nadlishkom solyanoyi kisloti j viznachenni masi otrimanogo osadu Viznachennya vihodu vilnih guminovih kislot polyagaye v ekstrakciyi GK z probi vugillya 4 rozchinom NaOH pri nagrivanni podalshomu osadzhenni yih nadlishkom solyanoyi kisloti j viznachenni masi otrimanogo osadu Vmist guminovih kislot v torfah i vugilli kolivayetsya vid 10 do 88 prichomu z pidvishennyam stupenya vuglefikaciyi burogo vugillya i z nablizhennyam jogo do stadiyi kam yanogo vmistu GK menshaye Guminovi kisloti sho vidilyayutsya z riznih torfiv i vugillya pomitno vidriznyayutsya ne tilki za vihodom ale takozh za vlastivostyami j skladom oskilki voni ye sumishshyu troh grup rechovin shozhih za yih reakciyeyu zi slabkimi lugami ale vidminnih za rozchinnistyu u vodi i spirti Chastinu GK rozchinnu u vodi nazivayut fulvokislotami nerozchinni u vodi ale rozchinni v spirti gematomelanovimi a nerozchinni u vodi j spirti gumusovimi kislotami U GK torfu fulvokisloti skladayut vid 5 do 18 a v GK burogo vugillya 1 3 Najbilsh vivchenimi ye gumusovi kisloti sho kilkisno perevazhayut v sumishi a najmensh fulvokisloti Fulvokisloti vidilyayut razom z inshimi GK 1 2 rozchinami lugiv ale z luzhnih rozchiniv solyana kislota yih ne osadzhuye i voni zalishayutsya v kislomu filtrati Vodni rozchini fulvokislot mayut zolotisto zhovtij abo oranzhevo zhovtij kolir vmist vuglecyu v nih 44 50 vodnyu 5 6 Gematomelanovi kisloti mayut v rozchinenomu viglyadi chervonuvato korichnevij kolir a u tverdomu viglyadi ce korichnevi amorfni poroshki sho mistyat blizko 62 vuglecyu 3 6 vodnyu j azot molekulyarna masa 700 900 Gumusovi kisloti yavlyayut soboyu korichnevi amorfni poroshki sho rozkladayutsya pri nagrivanni Yih gustina zminyuyetsya vid 1 33 do 1 45 g sm3 i zakonomirno zbilshuyetsya z pidvishennyam zrilosti torfu i burogo vugillya Zastosuvannya guminovih kislotYih zastosovuyut u virobnictvi svincevih akumulyatoriv yak skladovi chastini dobriv yak komponenti rozchiniv pri burinni sverdlovin antiseptiki dlya likuvannya shkirnih zahvoryuvan u silskogospodarskih tvarin Div takozhGuminovo kislotna gipoteza briketuvannya burogo vugillyaLiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2004 T 1 A K 640 s ISBN 966 7804 14 3 V I Saranchuk M O Ilyashov V V Oshovskij V S Bileckij Himiya i fizika goryuchih kopalin Doneck Shidnij vidavnichij dim 2008 s 600 ISBN 978 966 317 024 4 Glosarij terminiv z himiyi J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Doneck Veber 2008 758 s ISBN 978 966 335 206 0 Kochubej V V Semenyuk I V Karpenko O V ta in Fiziko himichni doslidzhennya strukturi guminovih kislot Chemistry Technology and Application of Substances 2020 Vol 3 1 S 22 26 PosilannyaSuprahumic Research Group 26 lyutogo 2021 u Wayback Machine