Функциональный состав гумусовых кислот : Определение и взаимосвязь с реакц. способностью

• Автор: Данченко, Наталья Николаевна
• Шифр специальности: 02.00.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1997
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 138 с.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Общая характеристика гумусовых кислот
1.2. Элементный состав гумусовых кислот и методы его определения
1.2.1. Характеристика элементного состава гумусовых кислот
1.2.2. Определение элементного состава ГФК
1.3. Функциональный состав гумусовых кислот и методы его
исследования
1.3.1. Краткая характеристика функционального состава гумусовых кислот
1.3.2. Методы определения функциональных групп гумусовых кислот, основанные на химической модификации
1.3.3. Методы определения кислотных функциональных групп гумусовых кислот, основанные на нейтрализации
сильными и слабыми основаниями
1.4. Протолитические свойства гумусовых кислот и способы их описания
1.5. Взаимодействие гумусовых кислот с тяжелыми металлами
1.5.1. Механизмы взаимодействия гумусовых кислот с тяжелыми металлами
1.5.2. Способы описания комплексообразования гумусовых кислот с металлами
1.5.3. Экологические последствия комплексообразования гумусовых кислот с тяжелыми металлами
2. РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
2.1. Выделение и общая характеристика препаратов гумусовых кислот
2.1.1. Выделение препаратов и их физические свойства
2.1.2. Характеристика препаратов гумусовых кислот методами элементного анализа и ИК-спектроскопии
2.2. Исследование функционального состава гумусовых кислот
2.2.1. Количественное определение гидроксильных и карбоксильных групп гумусовых кислот путем их химической модификации
2.2.2. Определение содержания карбоксильных и фенольных гидроксильных групп в гумусовых кислотах с помощью реакций
с гидроксидом бария и ацетатом кальция
2.2.3. Функциональный состав выделенных препаратов гумусовых кислот и распределение кислорода по основным структурным фрагментам
2.3. Определение характеристик реакционной способности гумусовых кислот
2.3.1. Исследование распределения ионогенных групп препаратов гумусовых кислот по константам кислотной диссоциации
2.3.2. Определение количественных характеристик комплексообразующей способности гумусовых кислот
2.4. Установление количественных соотношений между функциональным составом и реакционной способностью гумусовых кислот
2.5. Использованиепрепаратов гумусовых кислот для иммобилизации тяжелых металлов в слое загрязненной почвы
3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
3.1. Материалы и реактивы
Препараты гумусовых кислот
Реактивы
3.2. Техника эксперимента
Методика определения влажности твердых препаратов гумусовых
кислот
Элементный анализ препаратов гумусовых кислот
Методика определения содержания гидроксильных групп
ацетилированием
Модификация различными реагентами
Методика определения общего содержания кислотных групп
баритовым методом
Методика определения карбоксильных групп Са-ацетатным
методом
Методика получения рК-спектров
Методика определения характеристик комплексообразования ГК
с медью с использованием ионного обмена (метод Шуберта)
Методика проведения экспериментов с почвенными колонками.. 114 Методика атомно-абсорбционного определения тяжелых металлов
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЦИТИРУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Гумусовые кислоты представляют собой наиболее обширный и реакционноспособный класс природных соединений, входящих в состав органического вещества почв, природных вод и твердых горючих ископаемых. Наличие в молекулах гумусовых кислот широкого спектра кислородсодержащих функциональных групп, таких как карбоксильные, гидроксильные, карбонильные и др. в сочетании с присутствием ароматических фрагментов обусловливает их способность вступать в ионные и донорно-акцеигорные взаимодействия, образовывать водородные связи, активно участвовать в сорбционных процессах. В силу указанных свойств гумусовые кислоты играют исключительно важную роль в процессах миграции тяжелых металлов, контролируя их геохимические потоки в окружающей среде. Следовательно, создание моделей биогеохимических циклов тяжельк металлов в окружающей среде невозможно без учета взаимодействия с гумусовыми кислотами.
Данное обстоятельство определяет важность и актуальность изучения функционального состава гумусовых кислот как основы их реакционной способности в отношении тяжелых металлов и установления количественных взаимосвязей между структурой и свойствами гумусовых кислот. При этом, вследствие нестехиометричности состава и нерегулярности строения макромолекул гумусовых кислот, до сих пор не разработаны надежные методы получения количественных данных об их функциональном составе. Кроме того, отсутствуют способы характеристики реакционной способности гумусовых кислот, которые бы учитывали присущую им неоднородность свойств. Особую сложность представляет разработка данных подходов для анализа структуры и реакционной способности нефракционированных препаратов гумусовых кислот, представляющих собой природную смесь сходных по строению, но различных по молекулярно-массовому составу гуминовых и фульвокислот.
Целью работы было определение основных функциональных групп (карбоксильных и гидроксильных) в нефракционированных препаратах гумусовых кислот и установление количественных взаимосвязей между

Для сравнения был рассчитан “спектр сродства” с помощью метода конечных разностей. Положение полос согласовалось с первым методом, но сильно зависело от выбираемого значения параметра а и степени сглаживания исходных данных. Соотношение долей групп двух типов было противоположным.
Приципиально иной подход для описания протолитических свойств ГФК разработан авторами серии работ 145,127-130]. Он базируется на модельном представлении ГФК в виде полиэлектролитного геля с сетчатой структурой, выделяющегося из фазы раствора. Однако справедливость такого представления не доказана.
Подводя итог можно сказать, что все существующие модели описания протолитических свойств ГФК имеют свои ограничения. Достоинством более формальных моделей (модель химических реакций и дискретного рК-спектра) является их простота, тогда как более содержательные модели дают параметры, имеющие более ясный химический смысл. Наиболее перспективным представляется метод построения непрерывного рК-спектра, так как он учитывает и химическую гетерогенность и электростатические эффекты.
Хорошими возможностями для построения непрерывного рК-спектра обладает метод аппроксимации с использованием линейного МНК с ограничениями на неотрицательность решения. Метод дает более устойчивое решение интегрального уравнения кривой титрования (2) и не накладывает априорных ограничений на вид функции распределения рК, поэтому может быть использован для сложных природных полиэлектролитов, каковыми являются гумусовые кислоты.