HÜMIK ASIT: YAPISI, ÖZELLIKLERI, ÜRETIMI, KULLANIMLARI - KIMYA - 2025

Hümik asit , hümik maddelerin bir parçası olan bir organik bileşikler ailesinin genel adıdır. Karboksilikler, fenolikler, şeker benzeri halkalar, kinonlar ve amino asit türevleri dahil olmak üzere çeşitli fonksiyonel gruplara sahiptirler.

Hümik asitlerin bir parçası olduğu hümik maddeler, bitki, hayvan ve doğal atıkların ayrışması sonucu toprakta, doğal sularda ve tortularda dağılır.

Hümik asit gibi maddelere dönüşecek organik madde. Yazar: Pisauikan. Kaynak: Pixabay.

Hümik asitler humusun bir parçasıdır ve besinlerin daha uzun süre toprakta tutulmasına ve böylece bitkiler tarafından kullanılabilmesine olanak sağladıkları için bitki büyümesini ve beslenmesini iyileştirme kabiliyetine sahiptir.

Amfifilik bileşiklerdir, yani su ile ilgili kısımları ve suyu reddeden kısımları aynı molekül içinde bulunur.

–OH ve –COOH grupları sayesinde metal iyonları veya katyonları ile kompleksler oluşturabilirler.

Hidrokarbon zincirleri veya aromatik kısımları sayesinde, toksik olan polisiklik aromatik molekülleri çözebilir ve kendi içlerinde kilitleyebilirler. Ek olarak, kanser tıbbında ve daha etkili farmasötiklerin hazırlanmasında potansiyel kullanımları vardır.

yapı

Hümik asitler, miktarları hümik asidin coğrafi kökenine, yaşına, çevresel ve biyolojik koşullara ve molekülün üretildiği iklime bağlı olan farklı fonksiyonel gruplar içerir. Bu nedenle, kesin karakterizasyonu zorlaştı.

Ana işlevsel grupları fenolik, karboksilik, enolik, kinon, eter, şekerler ve peptidlerdir.

Ona temel özelliklerini veren fonksiyonel gruplar fenolik, karboksilik ve kinon gruplarıdır.

Bir hümik asidin büyük yapısı, -OH gruplarının oluşturduğu hidrofilik kısımlardan ve alifatik zincirler ve aromatik halkalardan oluşan hidrofobik kısımlardan oluşur.

Fenolik -OH gruplarının, -COOH, kinon, şeker kalıntılarının ve peptitlerin (-NH) gözlemlenebildiği bir hümik asit molekülü örneği. Yikrazuul. Kaynak: Wikimedia Commons.

terminoloji

- Hümik asitler.

- HA veya HA'lar (Hümik Asitler).

Özellikleri

Fiziksel durum

Amorf katılar.

Moleküler ağırlık

Moleküler ağırlıkları 2.0 ila 1300 kDa arasındadır.

Bir Da veya Dalton, 1.66 x ^10-24 gram değerindedir .

Çözünürlük

Hümik asitler, alkali sulu ortamda çözünebilen hümik maddelerin fraksiyonudur. Suda kısmen çözünürler. Asit ortamda çözünmez.

Suda çözünmesi karmaşıktır çünkü hümik asitler ayrı bir bileşen değil, yalnızca bazılarının suda çözünür olduğu bir bileşen karışımıdır.

Çözünürlüğü, bileşimi, pH ve çözücünün iyonik gücüne bağlı olarak değişebilir.

Kimyasal ve biyolojik özellikler

Hümik asit molekülleri genellikle hidrofilik veya suyla ilgili bir kısma ve suyu reddeden bir hidrofobik kısma sahiptir. Bu yüzden amfifilik oldukları söyleniyor.

Hümik asitler, amfifilik yapıları nedeniyle, nötr veya asidik bir ortamda, psödo-miseller adı verilen misellerinkine benzer yapılar oluşturur.

Fenolik ve karboksilik grupların neden olduğu zayıf asitlerdir.

Kinon tipi gruplar, reaktif oksijen türlerinin oluşumundan sorumludur, çünkü bunlar semikinonlara ve daha sonra çok kararlı olan hidrokinonlara indirgenir.

Hümik asit moleküllerinde fenolik ve karboksilik grupların varlığı, onlara bitki büyümesini ve beslenmesini iyileştirme yeteneği verir. Bu tür gruplar ayrıca ağır metallerle kompleksleşmeyi de teşvik edebilir. Ayrıca antiviral ve antiinflamatuar aktivitesini de açıklıyorlar.

Öte yandan kinon, fenol ve karboksilik grupların varlığı, antioksidan, fungisidal, bakterisidal ve antimutajenik veya demutajenik kapasiteleri ile ilgilidir.

PH'a göre sulu ortamda davranış

Alkalin bir ortamda, karboksilik ve fenolik gruplar H ⁺ protonlarının kaybına uğrar ve bu da molekülü bu grupların her birinde negatif olarak yüklü bırakır.

Bundan dolayı, negatif yükler püskürtülür ve molekül genişler.

PH düştükçe, fenolik ve karboksilik gruplar tekrar protonlanır ve itme etkileri durarak molekülün misellerinkine benzer kompakt bir yapıya sahip olmasına neden olur.

Bu durumda, hidrofobik kısımlar molekülün içine yerleştirilmeye çalışılır ve hidrofilik kısımlar sulu ortam ile temas halindedir. Bu yapıların sözde miseller olduğu söyleniyor.

Bu davranış nedeniyle hümik asitlerin temizleme özelliğine sahip olduğu belirtilmektedir.

Dahası, molekül içi agregalar (kendi molekülleri içinde) oluştururlar, ardından moleküller arası agregasyon (farklı moleküller arasında) ve çökelme izler.

Polar olmayan büyük moleküllerin çözünürleştirilmesi

Hümik asitler, toksik ve kanserojen olan ve nispeten suda çözünmeyen polisiklik aromatik hidrokarbonları çözebilir.

Bu hidrokarbonlar, hümik asitlerin psödo-misellerinin hidrofobik merkezinde çözündürülür.

Metal katyonlarla kompleks oluşum

Hümik asitler, katyonların veya pozitif iyonların hümik asit molekülünün negatif yüklerini nötralize etmek için hareket ettiği alkali bir ortamda metal iyonlarıyla etkileşime girer.

Katyonun yükü ne kadar yüksekse, yalancı miseller oluşturmadaki etkinliği o kadar artar. Katyonlar, yapıda termodinamik olarak tercih edilen yerlerde bulunur.

Bu süreç, küresel bir şekil alan hümik asit-metal kompleksleri üretir.

Bu etkileşim metale ve hümik asidin kökenine, moleküler ağırlığına ve konsantrasyonuna bağlıdır.

edinme

Humik asitler topraktaki organik maddelerden elde edilebilir. Ancak çeşitli hümik asit moleküllerinin yapıları toprağın konumuna, yaşına ve iklim koşullarına göre değişiklik gösterir.

Elde etmenin birkaç yöntemi vardır. Bunlardan biri aşağıda açıklanmaktadır.

Toprak, oda sıcaklığında 24 saat süreyle bir nitrojen atmosferi altında sulu bir 0.5 N NaOH çözeltisi (litre başına 0.5 eşdeğer) ile işlenir. Bütün filtre edilir.

Alkalin özüt, 2N HC1 ile pH 2'ye asitleştirilir ve oda sıcaklığında 24 saat beklemeye bırakılır. Pıhtılaşmış materyal (hümik asitler), santrifüjleme ile süpernatanttan ayrılır.

Uygulamalar

- Tarımda

Humik asitlerin tarımda kullanımı, humusun bir parçası oldukları için tarımsal faaliyetin başlangıcından beri pratik olarak bilinmektedir.

Humus bakımından zengin toprak, bu nedenle humik asitler bakımından zengindir, bitki yetiştirmek için iyidir. Yazar: Markus Baumeler. Kaynak: Pixabay.

Hümik asitler bitkilerin büyümesini ve beslenmesini iyileştirir. Ayrıca bitkileri koruyan toprak bakterisitleri ve mantar öldürücüler olarak işlev görürler. Hümik asitler, fitopatojenik mantarları inhibe eder ve bunların bazı fonksiyonel grupları, bu aktivite ile ilişkilendirilmiştir.

Hümik asitlerle savaşabilen Alternaria solani mantarı ile enfekte bitki. AfroBrazilian. Kaynak: Wikimedia Commons.

Hümik asit molekülünde kükürt (S) ve C = O karbonil gruplarının varlığı fungistatik aktiviteyi destekler. Aksine, şekerlere ait yüksek oksijen içeriği, aromatik CO grupları ve bazı karbon atomları, hümik asidin fungistatik kuvvetini engeller.

Son zamanlarda (2019), yavaş salınan azotlu gübrelerin uygulanmasının toprakta bulunan hümik asitlerin stabilizasyonu ve mahsuller üzerindeki etkileri üzerine etkisi incelenmiştir.

Biyokarbon kaplı ürenin toprakta bulunan hümik asitlerin yapısını ve stabilitesini iyileştirdiği, azot ve karbonun toprak tarafından tutulmasını desteklediği ve mahsulün verimini artırdığı bulunmuştur.

- Kirliliğin giderilmesinde

Nötr veya asit bir ortamda psödo-miseller oluşturma kabiliyeti nedeniyle, atık su ve topraktan kirletici maddelerin uzaklaştırılmasındaki faydası uzun yıllardır araştırılmaktadır.

Metaller, hümik asitler ile uzaklaştırılabilen kirleticilerden biridir.

Bazı çalışmalar, sulu çözeltideki hümik asitlerin metal soğurma etkinliğinin, artan pH ve hümik asit konsantrasyonu ve azalan metal konsantrasyonu ile artma eğiliminde olduğunu göstermektedir.

Hümik asit molekülünün genellikle içindeki fenolik -COOH ve -OH grupları olan aktif bölgeleri için metal iyonlarının rekabet ettiği tespit edilmiştir.

- İlaç endüstrisinde

Hidrofobik ilaçların suda çözünürlüğünü arttırmada yararlı olduğu kanıtlanmıştır.

En az bir yıl stabil kalmayı başaran, hümik asitlerle kaplı gümüş (Ag) nanopartiküller hazırlandı.

Gümüş ve hümik asidin bu nanopartikülleri, ikincisinin antibakteriyel özellikleri ile birlikte, ilaçların hazırlanması için yüksek bir potansiyele sahiptir.

Aynı şekilde antiepileptik bir ilaç olan karbamazepinin hümik asitlerle kompleksleri de çözünürlüğünü artırmaya çalışılmış ve ilacın çok daha çözünür ve etkili hale geldiği ortaya çıkmıştır.

Çözünürlüğü ve biyoyararlanımı iyileştirmenin aynı etkisi, hümik asit kompleksleri ve A vitamini öncüsü olan β-karoten ile elde edildi.

- Eczanede

Hümik asitler, çeşitli hastalıkların tedavisinde güçlü müttefiklerdir.

Bazı virüslere karşı

Hümik asitlerin antiviral aktivitesi, diğerleri arasında sitomegalovirüse ve insan immün yetmezlik virüsleri HIV-1 ve HIV-2'ye karşı gözlenmiştir.

Hümik asit molekülleri, alkalin ortamdaki negatif yüklerini virüsün hücre yüzeyine bağlanması için gerekli olan virüs üzerindeki belirli katyonik bölgelere bağlayarak virüs replikasyonunu inhibe edebilir.

Kansere karşı

Hümik asitlerin kanserojen lezyonları iyileştirici özellikler gösterdiği bulunmuştur. Bu, yapısında kinonların varlığına atfedilir.

Bir kinonun yapısı, bazı hümik asitlerin moleküllerinde bulunan bir grup. Yazar: Marilú Stea.

Kinonlar, oksidatif stres üreten ve DNA'larının parçalanması yoluyla kanser hücrelerinin apoptozunu indükleyen reaktif oksijen türleri üretir.

Mutageneze karşı

Hümik asitler, hücre içinde ve dışında mutagenez inhibitörleridir. Mutagenez, bir hücrenin genetik materyalinin yavru hücrelere iletilebilen istikrarlı bir değişimidir.

Mutagenezi inhibe etme kabiliyetinin, hümik asitlerin bileşimi ve konsantrasyonlarına göre değiştiği bulunmuştur.

Öte yandan benzopiren (bazı gıdalarda bulunan poliaromatik hidrokarbon), 2-nitrofloren (yanmanın poliaromatik hidrokarbon ürünü) ve 2-aminoantrasen gibi mutajenik maddeler üzerinde desmutajenik etki gösterirler.

Benzopirenin DNA üzerindeki mutajenik etkisi. Richard Wheeler (Zephyris) 2007. Trans-açılmış (10S) -dA +) - (7S, 8R, 9S, 10R) -7,8-dihydroxy-9,10-epoxy-7,8 eklentisinin çözüm yapısı , Bir dupleks DNA içinde 9,10-tetrahidrobenzopiren. {{PDB-1JDG}} 'den üretilmiştir. == Lisanslama == {{GFDL-. Kaynak: Wikimedia Commons.

Bu etkinin mekanizması, daha büyük yapılara sahip hümik asitlerin en etkili olduğu mutajenin adsorpsiyonunda yatmaktadır. Mutajen, hümik asit tarafından adsorbe edilir ve mutajenik aktivitesini kaybeder.

Bunun karsinojenezden korunmak için önemli olabileceğine inanılmaktadır.

- Kozmetik endüstrisinde

UV ve görünür ışınları emme yeteneklerinden dolayı hümik asitlerin güneş engelleyicilerde, yaşlanmayı geciktirici kremlerde ve cilt bakım ürünlerinde kullanılması önerilmiştir.

Kozmetik ürünlerde koruyucu olarak da kullanılabilirler.

- Gıda endüstrisinde

Antioksidan özelliklerinden dolayı gıda koruyucu ve besin takviyesi olarak kullanılması önerilmiştir.

Referanslar

1. Gomes de Melo, BA vd. (2016). Hümik asitler: Yeni teknolojik gelişmeler için yapısal özellikler ve çoklu işlevler. Malzeme Bilimi ve Mühendisliği C 62 (2016) 967-974. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
2. Wei, S. vd. (2018). Kimyasal Yapılarına Göre Çok Kökenli Humik Asitlerin Fungistatik Aktiviteleri. Tarım ve Gıda Kimyası Dergisi 2018, 66, 28, 7514-7521. Pubs.acs.org'dan kurtarıldı.
3. Kerndorff, H. ve Schnitzer, M. (1980). Metallerin hümik asit üzerine soğurulması. Geochimica ve Cosmochimica Açta Cilt 44, s. 1701-1708. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
4. Sato, T. vd. (1987). Hümik asidin desmutajenik etkisinin mekanizması. Mutation Research, 176 (1987) 199-204. Sciencedirect.com'dan kurtarıldı.
5. Cheng, M.-L. et al. (2003). Hümik Asit, İnsan Birincil Fibroblastlarında Oksidatif DNA hasarını, Büyüme Gecikmesini ve Apoptozu indükler. Exp Biol Med (Maywood) 2003 Nisan; 228 (4): 413-23. Ncbi.nlm.nih.gov'dan kurtarıldı.
6. Li, M. vd. (2019). Bir sebze rotasyonlu bitki yetiştirme sisteminde farklı azotlu gübrelerin uygulanmasından etkilenen toprak hümik maddelerindeki organik karbon tutulması. Tarım ve Gıda Kimyası Dergisi, 2019, 67, 11, 3106-3113. Pubs.acs.org'dan kurtarıldı.