Huminsyrastruktur, egenskaper, erhållning, användning

Huminsyra Det är det generiska namnet på en familj av organiska föreningar som ingår i de humiska ämnena. De har olika funktionella grupper, bland vilka karboxyl, fenol, sockerarter, kinonor och aminosyrorivat kan nämnas.

Humiska ämnen, av vilka huminsyror är en del, fördelas i jord, naturliga vatten och sediment, eftersom de är resultatet av nedbrytningen av växt, djur och naturligt avfall.

Organiskt material som kommer att bli ämnen som huminsyror. Författare: Pisauikan. Källa: Pixabay.

Våta syror är en del av humusen och har förmågan att förbättra tillväxten av växter och deras näring, eftersom de tillåter att behålla näringsämnen längre i jorden så att de är tillgängliga för växter.

De är amfifylliska föreningar, det vill säga de har delar som är relaterade till vatten och delar som avvisar vatten, allt inom samma molekyl.

För sina grupper -OH och -COOH kan de bilda komplex med metalljoner eller katjoner.

Tack vare deras kolvätekedjor eller aromatiska delar kan de solubilisera och omsluta polycykliska aromatiska molekyler som är giftiga. Dessutom har de potentiell användning i cancermedicin och i beredningen av effektivare farmaceutiska produkter.

[TOC]

Strukturera

Våta syror innehåller olika funktionella grupper vars mängder beror på det geografiska ursprunget för huminsyra, ålder, miljö och biologiska förhållanden och klimat där molekylen inträffade. Av denna anledning har dess exakta karaktärisering blivit svår.

Dess huvudsakliga funktionella grupper är fenoliska, karboxyliska, enoliska, kinon, eter, sockerarter och peptider.

De funktionella grupperna som ger det deras huvudsakliga egenskaper är de fenoliska, karboxyl- och kinonasgrupperna.

Den stora strukturen hos en huminsyra består av hydrofila delar som bildas av grupper -OH och hydrofoba delar som utgörs av alifatiska kedjor och aromatiska ringar.

Exempel på en molekyl av en huminsyra, där du kan se grupperna -OH -fenolerna, -koh, kinon, rester av sockerarter och peptider (-NH). Yikrazuul [public domain]. Källa: Wikimedia Commons.

Nomenklatur

- Huminsyror.

- Ha eller har (akronym för engelska Huminsyror).

Egenskaper

Fysiskt tillstånd

Amorfa fasta ämnen.

Molekylvikt

Dess molekylvikter sträcker sig från 2,0 till 1300 kDa.

En DA eller Dalton är värd 1,66 x 10^-24 gram.

Löslighet

Våta syror är fraktionen av humiska ämnen som är lösliga i alkaliskt vattenhaltigt medium. De är delvis lösliga i vatten. Olöslig i surt medium.

Dess vattenupplösning är komplex eftersom huminsyror inte är en individuell komponent utan en blandning av komponenter, där bara några av dem är lösliga i vatten.

Dess löslighet kan variera beroende på dess sammansättning, pH och den joniska kraften hos lösningsmedlet.

Kemiska och biologiska egenskaper

Molekylerna av huminsyror har i allmänhet en hydrofil del, eller relaterad till vatten, och en hydrofob del, som avvisar vatten. Därför sägs det att de är amfifiliska.

Kan tjäna dig: Putrescina: Struktur, egenskaper, syntes, användning

På grund av dess amfifylliska karaktär bildas huminsyror, i en neutral eller sur miljö, strukturer som liknar micellerna, kallade pseudo-mys.

De är svaga syror, vilket orsakas av fenol- och karboxylgrupper.

Grupper av Quinona -typ är ansvariga för bildandet av reaktiva syrearter, eftersom de reduceras till halvhalv och sedan till hydrokinoner som är mycket stabila.

Närvaron av fenoliska och karboxylgrupper i molekylerna av huminsyra ger dem förmågan att förbättra växternas tillväxt och deras näring. Sådana grupper kan också gynna bildningen av komplex med tungmetaller. Och de förklarar också deras antivirala och antiinflammatoriska aktivitet.

Å andra sidan är närvaron av kinon-, fenol- och karboxylgrupper relaterad till deras antioxidant, fungicidiska, bakteriedödande och antimingogens eller demutagena förmågor.

Beteende i vattenhaltigt medium enligt pH

I alkaliskt medium lider karboxyl- och fenolgrupper förlusten av H -protoner⁺, Vad molekylen lämnar negativt i var och en av dessa grupper.

På grund av detta inträffar avvisande av negativa laddningar och molekylen sträcker sig.

Genom att minska pH protoneras fenoliska och karboxylgrupper igen och effekterna av avvisande upphör, vilket får molekylen att anta en kompakt struktur, liknande den för Mysle.

I detta fall handlar hydrofoba delar om att placera inuti molekylen och hydrofila delar är i kontakt med den vattenhaltiga miljön. Det sägs att dessa strukturer är pseudo-mys.

Detta beteende bekräftar att huminsyror har bestämningsegenskaper.

Dessutom bildar de intramolekylära aggregat (inom sin egen molekyl) följt av intermolekylär aggregering (mellan olika molekyler) och nederbörd.

Solubilisering av stora icke-polära molekyler

Våta syror kan solubilisera polycykliska aromatiska kolväten som är giftiga och cancerframkallande och är relativt olösliga i vatten.

Dessa kolväten solubiliseras i det hydrofoba hjärtat i pseudo-psykels av huminsyror.

Träning av komplex med metallkatjoner

Våta syror interagerar med metalljoner i det alkaliska mediet där positiva katjoner eller joner verkar genom att neutralisera de negativa belastningarna av huminsyramolekylen.

Ju större katjonbelastning, desto större är dess effektivitet att bilda pseudo-micelas. Katjoner är belägna i termodynamiskt föredragna platser i strukturen.

Denna process genererar humiska metalsyrakomplex som får en sfärisk form.

Denna interaktion beror på metall och ursprung, molekylvikt och fuktig syrakoncentration.

Erhållande

Våta syror kan erhållas från jordens organiska material. Strukturerna för de olika molekylerna av huminsyror varierar emellertid beroende på jordens, deras ålder och klimatförhållanden.

Det finns olika metoder för att få. Under en av dessa.

Det är jorden med en vattenlösning av NaOH 0,5 N (0,5 motsvarande per liter) under kväveatmosfär i 24 timmar vid rumstemperatur. Uppsättningen filtreras.

Det kan tjäna dig: vad är viktlagarna i kemi? (Exempel)

Det alkaliska extraktet är surt med HCl 2 N till ett pH 2 och låt stå i 24 timmar, vid rumstemperatur. Det koagulerade materialet (huminsyror) separeras från supernatanten genom centrifugering.

Ansökningar

- I jordbruket

Användningen av huminsyror i jordbruket är praktiskt taget känd sedan början av jordbruksaktiviteter eftersom de är en del av humusen.

Jorden rik på humus, därför rik på huminsyror, bra för växtodling. Författare: Markus Baumeler. Källa: Pixabay.

Huminsyror förbättrar växttillväxt och näring. De fungerar också som jordbaktericider och fungicider som skyddar växter. Våta syror hämmar fytopatogena svampar och några av dess funktionella grupper med denna aktivitet har korrelerats.

Växt infekterad med Alternaria Solani -svampen som kan kämpas med huminsyror. Afrozilian [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenser/BY-SA/3.0)]. Källa: Wikimedia Commons.

Närvaron av svavel (er) och karbonylgrupper C = O i molekylen i huminsyran gynnar den fungistatiska aktiviteten. Tvärtom, ett högt syreinnehåll, aromatiska C-O-grupper och vissa kolatomer som tillhör sockerarter hämmar svampen hos huminsyra.

Nyligen (2019) har effekten av applicering av långsam kvävegödselare studerats i stabiliseringen av huminsyrorna som finns i jordarna och deras inflytande på grödorna.

Det konstaterades att urea täckt med biokarbon förbättrar strukturen och stabiliteten hos de huminsyror som finns i jorden, vilket gynnar kvarhållning av kväve och kol i jorden och förbättrar grödorna utbytet.

- Vid föroreningar

På grund av dess förmåga att bilda pseudo-medicinsk i neutral eller syra.

Metaller är några av de föroreningar som kan tas bort av huminsyror.

Vissa studier visar att metallsorptionseffektivitet genom huminsyror i vattenhaltig lösning tenderar att öka när pH och koncentration av huminsyra och genom att minska metallkoncentrationen.

Det fastställdes också att metalljoner tävlar om aktiva platser i molekylen av huminsyra, som i allmänhet är -cooh och -OH -fenolgrupper i detta.

- I läkemedelsindustrin

Dess användbarhet har testats för att öka vattenlösligheten hos hydrofoba mediciner.

Silver nanopartiklar (AG) framställdes täckta med huminsyror, som lyckades förbli stabila i minst ett år.

Dessa silver -nanopartiklar och huminsyra, tillsammans med de antibakteriella egenskaperna hos den senare, har en hög potential för läkemedelsberedning.

På samma sätt har karbamazepinkomplex testats, en antiepileptisk medicin, med huminsyror för att öka dess löslighet, och det har visat sig att läkemedlet blir mycket mer lösligt och effektivt.

Kan tjäna dig: Rodio: Historia, egenskaper, struktur, användningar, risk

Samma löslighet och förbättringseffekt för biotillgänglighet uppnåddes med huminsyra- och p-karotenkomplex, en föregångare till vitamin A.

- Inom medicin

Våta syror är starka allierade vid behandlingen av flera sjukdomar.

Mot vissa virus

Antiviral aktivitet av huminsyror mot cytomegalovirus och HIV-1 och HIV-2 humant immunbristvirus, bland andra.

Molekylerna av huminsyror kan hämma replikationen av viruset genom att förena dess negativa belastning i det alkaliska mediet med vissa katjoniska platser i viruset, som är nödvändiga för att viruset ska ansluta sig till cellens yta.

Mot cancer

Våta syror har visat sig utöva läkande egenskaper hos cancerframkallande lesioner. Detta tillskrivs närvaron av kinoner i dess struktur.

Struktur av en kinon, en grupp som finns i molekylerna i vissa huminsyror. Författare: Marilú Stea.

Kinoner genererar reaktiva syrearter som producerar oxidativ stress och inducerar apoptos av cancerceller genom fragmenteringen av deras DNA.

Mot mutagenes

Våta syror är mutagenesinhibitorer inuti cellen och utanför detta. Mutagenes är den stabila förändringen av det genetiska materialet i en cell som kan överföras till dotterceller.

Det har visat sig att förmågan att hämma mutagenes varierar med sammansättningen av huminsyror och deras koncentration.

Å andra sidan utövar de demutagen effekt på mutagena ämnen såsom bensopenen (polyararomatisk kolväte närvarande i vissa livsmedel), 2-nitrofluoreno (polyararomatisk kolväteprodukt av förbränning) och 2-aminoantracen.

Mutagen effekt av bensopyren i DNA. Av Richard Wheeler (Zephyris) 2007. Lösningsstruptering av en transopererad (10s) -DA-addukt av +)-(7S, 8R, 9S, 10R) -7,8-dihydroxi-9,10-epoxi-7,8,9,10-tetrahydrobenzo [A] pyren i ett DNA -duplex. Producerad från pdb | 1Jdg. == Licensing == gfdl-. Källa: Wikimedia Commons.

Mekanismen för denna effekt ligger i mutagenadsorption, så huminsyror med större strukturer är de mest effektiva. Mutagen adsorberas av huminsyra och förlorar sin mutagena aktivitet.

Det uppskattas att detta kan vara viktigt för skydd mot karcinogenes.

- I den kosmetiska industrin

På grund av deras förmåga att absorbera UV och synliga strålar har huminsyror föreslagits att användas i solblockerare, anti -åldrande krämer och hudvårdsprodukter.

De kan också användas som konserveringsmedel för kosmetiska produkter.

- I livsmedelsindustrin

För sina antioxidantegenskaper har dess användning föreslagits som matkonserveringsmedel och som näringstillskott.

Referenser

1. Gomes de Melo, f.TILL. et al. (2016). Huminsyror: Strukturella egenskaper och flera funktioner för ny teknisk utveckling. Material Science and Engineering C 62 (2016) 967-974. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
2. Vi är. et al. (2018). Fungistisk aktivitet av multiorigin huminsyror i förhållande till deras kemiska struktur. Journal of Agricultural and Food Chemistry 2018, 66, 28, 7514-7521. Återhämtat sig från pubar.ACS.org.
3. Kerndorff, H. och Schnitzer, m. (1980). Sorption av metaller på huminsyra. Geochimica et Cosmochimica Acta Vol 44, pp.1701-1708. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
4. Sato, t. et al. (1987). Mekanism för den demutageniska effekten av huminsyra. Mutation Research, 176 (1987) 199-204. Återhämtat sig från Scientedirect.com.
5. Cheng, m.-L. et al. (2003). Huminsyra inducerar oxidativ DNA -skada, tillväxtfördröjning och apoptos i humana primära fibroblaster. Exp Biol Med (Maywood) 2003 AP; 228 (4): 413-23. NCBI återhämtade sig.Nlm.Nih.Gov.
6. Li, m. et al. (2019). Organisk kolbindning i jordens humiska substans. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2019, 67, 11, 3106-3113. Återhämtat sig från pubar.ACS.org.