Взаимодействие гуминовых кислот различного происхождения с ионами металлов и минеральными компонентами почв

• Автор: Заварзина, Анна Георгиевна
• Шифр специальности: 04.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 133 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение

Литературный обзор

Глава 1. Молекулярное строение и конформация гуминовых кислот

Глава 2. Особенности взаимодействий ГК с ионами металлов и глинистыми минералами

2.1. Природа связей и взаимодействие ГК с ионами металлов

2.2. Взаимодействие гуминовых кислот с почвенными минералами

2.2.1. Строение глинистых минералов

2.2.2. Природа взаимодействий глинистых минералов с ГК

Экспериментальная часть

Глава 3. Характеристика препаратов гу миновых кислот

3.1. Объекты и методы
3.2. Фракционирование гуминовых кислот
3.3. Содержание золы и гигроскопической влага в препаратах
3.4. Элементный состав гуминовых кислот
3.5. Спектры в ультрафиолетовой и видимой области
3.6. Инфракрасные спекгры
3.7. Мол екулярномасовые распределения
3.8. Гидрофобногидрофильные свойства гуминовых кислот
3.9. Функциональные группы гуминовых кислот
Глава 4. Потенциометрическое титрование гуминовых кислот
4.1. Факторы, влияющие на реакции протонирования ГК
4.2. Модели описания равновесий дисоциации ГК
4.3. Кислотноосновные свойства препаратов гуминовых кислот
Глава 5. Взаимодействие ГК с ионами металлов
5.1. Взаимодействие ионов металлов с суспензиями ГК
5.1 Л. Условия эксперимента
5.1.2. Ионообменная хроматография равновесных
растворов ГК
5.1.3. Изотермы поглощения ионов мталлов
гуминовыми кислотами
5.2. Взаимодействие цинка и кадмия с низкомолекулярными фракциями ГК
5.2.1. Определение констант устойчивости комплексов
ГК с кадмием и цинком
Глава 6. Поглощение гуминовых кислот глинистыми минералами
6.1. Подготовка минералов к исследованиям и их характеристика
6.2. Изотермы поглощения ГК глинистыми минералами
Заключение
Литература


ОНгруппы, хинонные структуры, бензольные кольца, связанные мостиками через азот и кислород, различным образом прикрепленные к ароматическим кольцам СООНгрупны. Однако, она обладает избытком кислородных заместителей и не содержит достаточного количества сопряженных двойных связей. Применение в последнее время недеструктивных методов С ЯМРспекгроскопии позволило выявить намного больший вклад алифатических фрагментов в строение молекулы ГК, чем это предполагалось ранее но данным С ЯМР на долю ароматического углерода приходится и более . i, i , . .. I и . ССг СМ. СИСМИНН. Г о . М. М1. Рис. Схема структурной ячейки ГК по Д. Цпклнч. Рис. Гипотетическая структура гуминоион кислоты по Ф. Дж. Рис. Химическая структура ГК по Ч. Р.Шультепу и М. СООН и ОН группы расположены как на ароматических кольцах, так и на алифатических концевых цепочках рис. З. Важными структурными единицами являются ароматические кольца, несущие кислород и азотсодержащие функциональные группы. С кольцами связаны также различные алифатические структуры. Наличие алифатических цепочек и мостиков между фрагментами макромолекул ГК обусловливает их гибкость и способность к смене конформаций. Под конформацией подразумевают энергетически неравноценные формы молекул, возникающие при изменении взаимного расположения замещающих групп в пространстве в результате свободного вращения вокруг одинарных связей, изгиба связей и др. Ленинджер, Химическая энциклопедия, . Конформация от конфигурации отличается тем, что смена конфигурации происходит в результате разрыва одной или более двойных связей, а смена конформации только за счет вращения вокруг связей. Молекулы стремяться принять конформацию, обладающую наименьшей свободной энергией Гиббса, в результате чего конформационные формы самопроизвольно переходят одна в другую. Однако, если в молекуле возникают ограничения для вращения, принятая ею конформация может сохраняться достаточно долго. Гуминовые кислоты содержат в своем составе большой набор полярных функциональных групп, за счет диссоциации которых в растворе молекулы несут значительный рНзависимый отрицательный заряд, т. ГК может сильно меняться, что влияет на реакционную способность этих макромолекул. В развитии современных взглядов о конформации ГК большую роль сыграли представления о конформации белков Тенфорд, . Первичиыечетвертичные структуры последних некоторые авторы пытаются соотнести со структурой ГК vi . Это вряд ли верно, поскольку процессы образования и строение этих двух полиэлектролитов принципиально различны. Предпочтительной в настоящее время точкой зрения является модель так называемого стохастического клубка i, . Считается, что такая конформация характерна для молекул, имеющих неупорядоченность в структуре, не обладающих большим числом внутримолекулярных связей и, соответственно, не способных принимать жесткие, сжатые формы, приближающиеся к эллипсоиду или сфере. Для стохастического клубка характерно непостоянство формы, он все время изгибается и закручивается, в определенных условиях принимая то приближающуюся к сферической, то более вытянутую конформацию. Последняя зависит от многих факторов, среди которых важнейшими являются , ионная сила, тип противоиона, концентрация ГК. С увеличением молекулы ГК стремятся принять вытянутую конформацию, т. ГК и их взаимное отталкивание. Молекула, однако, не может быть полностью вытянута, поскольку ее отрицательные заряды компенсируются равным количеством противоионов. Чем выше концентрация электролита ионная сила, тем больше противоионов находится в непосредственной близости от заряженных групп, последние могут находится на меньшем расстоянии друг от друга и молекула сжимается. Большое значение имеет тип противоионов. Если они представлены легкодиссоциирующими катионами i, , К1, то молекула все еще может быть сильно вытянута. Однако, если присутствуют двухвалентные ионы или водород, диссоциирующие в меньшей степени, то макромолекула будет вытянута в намного меньшей степени.