Элементный состав и функциональные группы

Хорошо изучено содержание различных химических элементов в этих веществах. Содержание углерода в массовых долях колеблется от 40 до 60 % в зависимости от происхождения и источника ГВ.

Азот есть всегда, это доказал еще русский ученый Р. Германн в середине прошлого века, но его мало - 3-5 %. Водорода обычно содержится 3-6 %, а кислорода - 33-37%. Обязательно входят сера - до 0,7-1,2 % и фосфор - до 0,5 %. Всегда есть разные металлы, хотя пока трудно сказать, обязательны ли они для ГВ или просто являются примесью, поскольку очистить ГВ нелегко. Например, в препаратах ГВ были найдены мелкокристаллический кварц SiO2 , мелкокристаллический гетит FeOOH, что приходится признать явными примесями.

О колебаниях состава природных ГВ можно судить по данным табл. 1. Кислород обычно находят по разности, поэтому сумма четырех элементов в таблице равна 100%. Фульвокислоты отличаются резко пониженным содержанием углерода (до 40 мас. %) и соответственно более высоким содержанием кислорода, они более окислены, чем другие ГВ. Уже эти материалы указывают на важнейшую особенность ГВ - их разнообразие в природе, о чем можно судить не только по элементному составу, но и по набору функциональных групп и другим свойствам.

Любые ГВ содержат большой набор функциональных групп, они полифункциональны. Их молекулы содержат карбоксильные группы -СООН, фенольные -ОН, хинонные =С=О, аминогруппы -NH2 и др. Их количество, во-первых, велико, во-вторых, они распределены неравномерно по молекулам различного размера, и даже молекулы одного размера могут различаться по содержанию функциональных групп. Более того, молекулы ГВ различаются по количеству входящих в их состав остатков аминокислот (всего их 17-20), по количеству углеводных остатков и характеру их расположения.

Содержание функциональных групп, выраженное в мМ " кг-1 по М. Шнитцеру, колеблется в гуминовых кислотах в следующих пределах: -СООН - 1500-5700, кислые -ОН - 2100-5700, слабокислые и спиртовые -ОН - 200-4900, хиноидные -С=О - 100-5600, кетонные -С=О - около 1700, -ОСН3 - 300-800. Кроме того, большую роль играют группы -NН2 . Разнообразие кислых функциональных групп столь велико, что Л.И. Глебко предложила их не идентифицировать, а лишь разделить в соответствии с кажущимися константами диссоциации, pK = - lg K, где K - константа диссоциации (табл. 2).