Функциональные группы гумусовых кислот.
Конституционной частью молекул гумусовых кислот являются функциональные группы. Наличие этих групп в молекулах обуславливает кислотные свойства, емкость поглощения, растворимость и способность образовывать органо-минеральные соединения. Гуминовые вещества содержат около 15 видов функциональных групп: карбоксильные, фенол-гидроксильные, метаксильные, спиртовые, амидные и карбонильные гидроокислы и др. Количество метаксильных групп, по мнению Л.Н.Александровой, зависит от степени гумификации и состава сходных растительных остатков. При этом они являются остаточными в макромолекуле гуминовых кислот. Гидроксильные группы и фенольные гидроксилы, где водород способен к замещению, определяют кислотные свойства гумусовых кислот. Качественный состав функциональных групп в фульвокислотах и гуминовых аналогичен. Однако в фульвокислотах в количественном составе преобладают фенолгидроксильные и метаксильные группы. Свободные аминогруппы не обнаруживаются. Количественное содержание и роль других групп в органо-минеральном взаимодействии не определены.
Установлено, что гумусовые вещества содержат следующие функциональные группы:
О
аминогруппы – NH2 амидные R – C – NH3
спиртовые R – CH2 – OH альдегидные – R – CHO
O
O
к
арбоксильные
R
– C
– OH
карбоксилатные – С
О
кетонные R – CO – R'
м
етоксильные
– OCH3
фенольные ОН
ОН
х
инонные
О гидроксихинонные
О О
Во всех типах почв фульвокислоты значительно богаче кислыми группами по сравнению с гуминовыми. Это обусловлено их меньшими молекулярными массами. В фульвокислотах общую кислотность определяют преимущественно карбоксилы, в гуминовых это преобладание не выражено. В молекулах фульвокислот почти весь кислород сосредоточен в функциональных группах. В гуминовых кислотах 30-40% всего кислорода – в эфирных группировках и кислородсодержащих гетероциклах.
Молекулярные массы гумусовых кислот.
Молекулярная масса является важнейшей характеристикой любого вещества. Единого мнения о молекулярной массе гумусовых кислот нет. Разными методами получены данные, что их молекулярный вес составляет от 400 до 100000. В отдельных случаях этот показатель может доходить до 300000 и более. Колебания в весе обусловлены степенью сложности макромолекул. Так как фракции гумусовых кислот не являются гомогенными, колебания часто обусловлены методами выделения кислот и методами определения молекулярной массы.
Гетерогенность и полидисперсность гумусовых кислот требует оценки их молекулярных параметров по нескольким показателям, которые последовательно характеризуют сложность вещества и системы.
Минимальная молекулярная масса - соответствует простейшей формуле гумусовой кислоты. Вычисляется по элементному составу и определяет нижний предел возможных молекулярных масс.
Структурная ячейка – часть молекулы, которая содержит все обязательные структурные единицы в минимальных количествах. Определяется умножением минимальной молекулярной массы на число фракций одного из элементов, чаще всего азота.
Молекула гумусовой кислоты – индивидуальная частица, в которой связи между атомами осуществляются за счет сил главных валентностей.
Простые ассоциации молекул – образуются за счет побочных валентностей. Являются результатом первого этапа формирования надмолекулярных структур.
Сложные ассоциации – образуются за счет межмолекулярных сил. Простые и сложные ассоциации могут дать разнообразные формы надмолекулярных структур высших порядков.