Топырақтағы суға ерімейтін органикалық қосылыстар (Гумин)
Humin
Топырақтағы гумин – суға ерімейтін көміртегі бар макромолекулалық зат. Топырақ ағзалық құрамының 50% құрайды, талдау қиын. Ауыл шаруашылығы үшін маңызды!
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Жоғары pH-де суда ерімейтін топырақ органикалық қосылыстар класы.
Class of soil organic compounds insoluble in water at high pH
Гуминдер – топырақ химиясында немесе сахаридтер негізіндегі биорефинерия процестерінің қосалқы өнімі ретінде кездесетін көміртекті макромолекулалық заттар.
Humins are carbon based macromolecular substances, that can be found in soil chemistry or as a by product from saccharide based biorefinery processes.
Топырақ химиясындағы адам
Топырақ минералды (аңорганикалық) және органикалық құрамдас бөліктерден тұрады. Органикалық құрамдастар ерігіш, көбінесе гуминдік қышқылдар, және ерімейтін гуминдерге бөлінеді. Гуминдер топырақтағы органикалық заттардың шамамен 50% құрайды. Өте күрделі молекулалық құрылымына байланысты, гуминдік заттар, гумин сияқты, таза заттарға жатпайды, көптеген қосылыстардың араласуынан тұрады, оларды тіпті қазіргі заманғы талдау техникаларын қолдану арқылы да анықтау қиын.
Soil consists of both mineral (inorganic) and organic components. The organic components can be subdivided into fractions that are soluble, largely humic acids, and insoluble, the humins. Humins make up about 50% of the organic matter in soil. Due to their very complex molecular structure, humic substances, including humin, do not correspond to pure substances but consist of a mixture of many compounds that remain very difficult to characterize even using modern analytical techniques.
Биомасса көздерінен алынған адамдар
Гуминдер қанттардың дегидратациясы кезінде де пайда болады, мысалы, лигноцеллюлозды биомассаны 5-гидроксиметилфурфурал (ГМФ) сияқты кішірек, жоғары құнды органикалық қосылыстарға айналдыру процесінде. Бұл гуминдер қолданылған процестік жағдайларға байланысты тұтқыр сұйықтықтар немесе қатты заттар түрінде кездесуі мүмкін.
Humins also produced during the dehydration of sugars, as occurs during the conversion of lignocellulosic biomass to smaller, higher value organic compounds such as 5 hydroxymethylfurfural (HMF). These humins can be in the form of either viscous liquids or solids depending on the process conditions used.
Хуминнің құрылымы мен түзілу механизмі
Гуминдердің құрылымы да, оларды синтездейтін механизмі де қазіргі уақытта толық анықталмаған, себебі гуминдердің түзілуі мен химиялық қасиеттері қолданылатын процестің жағдайларына байланысты өзгереді. Жалпы, гуминдер полимерлік фурандық типтегі құрылымға ие, олардың құрамында гидроксилдік, альдегидтік және кетондық функционалдық топтар бар. Дегенмен, құрылымы шикізат түріне (мысалы, ксилоза немесе глюкоза) немесе концентрациясына, реакция уақытына, температураға, катализаторларға және процеске қатысты көптеген басқа да параметрлерге тәуелді. Бұл параметрлер гуминдердің қалыптасу механизміне де әсер етеді, ол әлі де талқылауда. Әртүрлі жолдар қарастырылды, соның ішінде HMF-тің сақина ашылу гидролизі (гуминдердің түзілуінің маңызды аралық кезеңі деп есептеледі), нуклеофильдік қосылулар немесе ароматты аралық заттардың пайда болуы. Механизмдерді растайтын немесе жоққа шығаратын нақты деректер болмаса да, биомассаны өңдеу стратегияларының тиімділігін төмендететін бірнеше конденсациялық реакциялар бар деген жалпы пікір қалыптасқан.
Both the structure of humins and the mechanism by which they are synthesized is at present not well defined as the formation and chemical properties of humins will change depending on the process conditions used. Generally, humins have a polymeric furanic type structure, with hydroxyl, aldehyde and ketone functionalities. However, the structure is dependent on feedstock type (e. g. xylose or glucose) or concentration, reaction time, temperature, catalysts and many other parameters involved in the process. These parameters also influence the mechanism of formation which is still a matter of debate. Different pathways have been considered, including ring opening hydrolysis of HMF (believed to be the key intermediate for the formation of humins), nucleophilic additions, or via the formation of an aromatic intermediate. While there is no clear evidence to substantiate or exclude the mechanisms, general consensus is on a series of condensation reactions that reduce the efficiency of biomass conversion strategies.
Қауіпсіздік аспектілері
Хюминдер тұтанғыштық, жарылғыштық, тотығуға бейімділік, коррозиялық немесе экологиялық уыттылық сияқты физикалық-химиялық қасиеттеріне негізделген, ресми мойындалған қауіпті материалдарды жіктеу жүйелері бойынша қауіпті заттар саналмайды. Хюминдерді қыздыру нәтижесінде гумин көбіктері деп аталатын макропорозды материал түзіледі, және бұл материалдар өте көп тесіктерге ие болғанына қарамастан, өрт қаупі жағынан маңызды ерекшеліктер көрсетпейді. Олар материалдарды қолдануда (мысалы, пластик нығайту және құрылыс материалдары) пайдаланылады. Хюминдерді жеңіл және кеуекті гумин көбіктері сияқты қызықты қатты материалдар жасау үшін термиялық өңдеуге тартуға болады. Жалпы алғанда, хюминдер материалдардың соңғы қасиеттерін жақсартады, бірақ зерттеулер көбінесе дәлелдеу сатысында (бастапқы кезеңде) жүргізілуде.
Humins are not considered to be a dangerous substance according to officially recognized hazardous material classification systems based on physical chemical properties such as flammability, explosiveness, susceptibility to oxidation, corrosiveness or eco toxicity. Heating of humins forms a macroporous material known as humins foams and also these materials did not present critical fire behaviour despite their highly porous structure. and in material applications (e. g. plastic reinforcement and construction materials). Humins can also be subjected to thermal treatments in order to form interesting solid materials, such as lightweight and porous humin foams. Overall, humins appear to improve the final properties of the materials although research is mainly at the proof of principle stage (early).