[email protected]
New Member
Download miễn phí Giáo trình Khoa học đất - Chất hữu cơ của đất
Các phương pháp quang phổ và hoá lý được sử dụng đối với các axit mùn đã chỉ ra
rằng có 4 đặc điểm cấu trúc cơ bản của các axit humic và fulvic có ảnh hưởng đến khả năng
phản ứng hoá học của chúng:
1. Đa chức: sự tồn tại của nhiều nhóm chức khác nhau và phạm vi khả năng phản ứng
rộng biểu hiện một hỗn hợp không đồng nhất các polyme tương tác lẫn nhau.
2. Điện tích của đại phân tử: sự xuất hiện đặc tính anion trên khung đại phân tử có ảnh
hưởng đến khả năng phản ứng của nhóm chức và cấu tạo của phân tử.
3. Tính ưa nước: chiều hướng hình thành các liên kết hyđro bền vững với các phân tử
nước solvat hoá các nhóm chức phân cực như COOH và OH.
4. Tính không bền cấu trúc: khả năng giữa các phân tử và thay đổi cấu hình riêng của
phân tử cho phù hợp với những thay đổi về pH, các điều kiện oxy hoá khử, nồng độ các chất
điện phân và sự liên kết nhóm chức.
Để tải bản Đầy Đủ của tài liệu, xin Trả lời bài viết này, Mods sẽ gửi Link download cho bạn sớm nhất qua hòm tin nhắn.
Ai cần download tài liệu gì mà không tìm thấy ở đây, thì đăng yêu cầu down tại đây nhé:
Nhận download tài liệu miễn phí
Tóm tắt nội dung tài liệu:
này là trung tính vì nhóm COOH đóng góp điện tích âm do tách một proton, trong khinhóm NH2 đóng góp điện tích dương do nhận một proton để trở thành NH3+. Các axit
Hình 3.1 Cấu trúc của chuỗi xoắn chứa
các đơn vị lặp lại peptit. Các mặt phẳng sẫm
mầu chỉ nhóm amit CONH và các đường đứt
chỉ các liên kết hyđro. G. Sposito, 1984.
trung tính chiếm khoảng 2/3 số axit amin của
đất. Các axit amin mang tính axit là những
axit có gốc R chứa nhóm cacboxyl (axit
aspartic và axit glutamic) và các axit amin
mang tính bazơ là các axit có gốc R chứa
nhóm amin (arginin và lysin) chiếm 1/3 số axit
amin của đất. Các axit amin có thể kết hợp với
nhau theo phản ứng tổng quát:
RCHNH2COOH + R’CHNH2COOH
= RCHNH2CONHCHR’COOH + H2O
(3.1)
để hình thành peptit (hình 3.1). Các pep tit có
công thức chung: RCHNH2CONHCHR’.
Nhóm này là đơn vị lặp lại cơ bản trong các
protein. Vì nhóm peptit được lặp lại, các
protein là những polyme; vì nước là một sản
phẩm trong phản ứng hình thành peptit
(phương trình 3.1), các protein là những
polyme ngưng tụ đặc biệt của các axit amin.
Các peptit có thành phần và cấu trúc thay đổi
là dạng chủ yếu của các axit amin trong đất.
Chúng tích luỹ trong đất chủ yếu ở dạng phức
với các keo hữu cơ và keo vô cơ.
Một loại polyme sinh học quan trọng
khác có trong đất là các hydratcacbon. Những
hợp chất này có thể chiếm đến một nửa lượng
cacbon hữu cơ trong đất bao gồm cả những monosacarit được liệt kê ở bảng 3.4.
40
Các monosacarit có cấu trúc vòng với một nhóm phần tử thay thế và sự sắp xếp của
các nhómhydroxyl đặc trưng. Nhóm phần tử thay thế ở glucoza, galactoza và manoza, là
CH2OH, ngược lại ở xyloza (đường gỗ) là H, ở axit glucuronic là COOH và ở glucosamin là
NH2. Các monosacarit trùng hợp (polyme hoá) để tạo thành các polysacarit. Ví dụ 2 đơn vị
glucoza có thể liên kết với nhau qua oxy ở vị trí HOH của mỗi đơn vị để hình thành một đơn vị
lặp lại của của xenluloza sau khi loại nước (hình 3.2). Như vậy xenluloza là một polyme ngưng
tụ của glucoza. Nó có thể chiếm tới 1/6 lượng cacbon hữu cơ trong đất. Một loại rượu có tính
axit yếu quan trọng trong đất là các loại phenol. Rượu coniferyl là một dạng phenol được
polyme hoá để hình thành lignin, cùng với xenluloza nó là một dạng tiền thân quan trọng của
các hợp chất mùn.
Ngoài những hợp chất trên có nhiều trong đất, trong đất còn tồn tại các hợp chất
photpho hữu cơ, chúng có thể chiếm đến 80 % lượng P của đất, được tìm thấy chủ yếu ở dạng
inositol phot phát (các vòng benzen cùng với H2PO4 liên kết với các nguyên tử các bon vòng)
và các hợp chất lưu huỳnh hữu cơ là dạng lưu huỳnh chủ yếu của đất như: các axit amin, các
phenol, và các polysacarit chứa lưu huỳnh. Hoá học của các phân tử sinh học có khối lượng
phân tử khá nhỏ như đã được liệt kê trong các bảng từ 3.2-3.4 có ảnh hưởng rất mạnh đến các
phản ứng axit-bazơ và phản ứng tạo phức trong đất, trong khi hoá học của các polyme sinh
học ảnh hưởng đến hoá học bề mặt và hoá keo của đất thông qua các phản ứng hấp phụ cả với
các thành phần của dung dịch đất và cả với pha rắn của đất.
Bảng 3.4 Các monosacarit thường gặp trong đất
Tên Công thức hoá học
41
3.3 Các chất mùn đặc trưng
Các chất mùn đặc trưng là các hợp chất cao phân tử có chứa đạm, màu sắc thẫm mức
độ đậm nhạt khác nhau. Chúng là các axit mùn (các chất đặc trưng nhất) và các chất tiền mùn
đặc trưng - loại sản phẩm tương tự mùn đặc trưng mới được hình thành và humin. Các chất tiền
mùn đặc trưng giống như các sản phẩm trung gian của quá trình phân giải các tàn dư hữu cơ
nhưng ranh giới giữa chúng không rõ ràng. Humin bao gồm các axit mùn liên kết chặt chẽ với
phần vô cơ của đất, các chất mùn đặc trưng đã bị khử cacboxyl mất đi khả năng hoà tan trong
dung dịch kiềm, các hợp chất hữu cơ không đặc trưng và không hoà tan, có thể là cả các tàn
dư chưa bị phá huỷ hoàn toàn cấu tạo ban đầu. Như vậy, humin chính là nhóm các hợp chất
hữu cơ khác nhau, chúng phân biệt với các nhóm khác chủ yếu bởi tính chất không hoà tan
trong môi trường axit lẫn môi trường kiềm.
Các axit mùn khác hẳn các nhóm chất hữu cơ khác của đất về đặc tính và thành phần.
Chúng là các oxi axit hữu cơ cao phân tử chứa đạm có mầu nâu thẫm hay nâu hơi đỏ. Các
thành phần này của mùn là đối tượng nghiên cứu chủ yếu cách đây khoảng hơn 200 năm.
Các axit mùn được tách từ đất bằng các dung dịch kiềm (thường là dung dịch NaOH
0,1-0,5N), sau đó theo độ hoà tan người ta tách ra các axit humic, axit hymatomelanic và axit
fulvic.
Các axit humíc được tách khỏi các thành phần khác bằng cách axit hoá dịch chiết này
đến pH 1-2. Trong môi trường axit các axit humic và hymatomelanic kết tủa, axit fulvic còn lại
trong dung dịch. Từ kết tủa nhận được có thể tách các axit hymatomelanic. Chúng sẽ bị hoà
tan khi xử lý kết tủa bằng rượu etylic để tạo thành dung dịch có màu đỏ anh đào.
Nhóm các axit humic được chia thành hai nhóm phụ: các axit humic có màu đen (xám)
và các axit humic có màu nâu, theo hàm lượng cacbon, mật độ quang học và các dấu hiệu khác
những nhóm phụ này rất khác nhau. Việc tách các axit humic màu đen và các axit humic màu
nâu có thể được thực hiện bằng phương pháp kết tủa bằng muối. Trong dung dịch NaCl 2N,
các axit humic có màu đen tụ lại và kết tủa.
Thuật ngữ axit fulvic được sử dụng trong thổ nhưỡng học có hai ý nghĩa. Thứ nhất, các
axit fulvic là tổng số các chất hữu cơ hoà tan trong axit được tách ra trong quá trình phân tích
thành phần mùn theo I.V. Tiurin. Thứ hai, các axit fulvic là các axit mùn đặc trưng hoà tan
trong các dung dịch kiềm, axit và nước.
Hợp chất có màu xẫm này của đất đóng một vai trò quan trọng trong sự hình thành hạt
kết, điều chỉnh độ chua của đất, chu trình các nguyên tố dinh dưỡng và giải độc của các chất
độc. Các chất mùn đặc trưng là những chất không phải được tổng hợp trực tiếp để duy trì chu
trình sống của sinh khối đất. Một cách cụ thể hơn, chúng là những hợp chất trùng hợp được
tạo ra do hoạt động vi sinh vật, chúng khác với các polyme sinh học bởi cấu trúc và độ bền
trong thời gian dài của chúng trong đất.
Mặc dù cho đến nay các quá trình sinh hoá học của sự hình thành mùn chưa được hiểu
một cách đầy đủ, nhưng người ta đã thống nhất 4 giai đoạn phát triển trong quá trình chuyển
hoá tàn dư sinh vật đất thành mùn: (1) sự phân giải các thành phần của tàn dư sinh vật bao
gồm cả lignin thành các hợp chất hữu cơ đơn giản; (2) Sự chuyển hoá các hợp chất đơn giản
trên của vi khuẩn; (3) Chu trình C, H, N và O giữa chất hữu cơ của đất và sinh khối vi khuẩn;
(4) Sự trùng hợp hoá các chất hữu cơ trên gián tiếp bởi vi khuẩn. Người ta cho rằng các hợp
chất hình thành mùn chủ yếu trong giai đoạn 3 và 4 là các polyme phenol có nguồn gốc từ các
giai đoạn 1 và 2 được biến đổi thành các hợp chất phản ứng có chứa các nhân quinon dễ dàng
trùng hợp hoá.
Các đặc tính hoá học của các hợp chất mùn thường được nghiên cứu sau khi tách đoạn
chất hữu cơ của đất dựa trên các đặc điểm hoà tan.
42
Thành phần hoá học trung...