Estrutura de ácido húmico, propriedades, obtenção, usa

Ácido húmico É o nome genérico de uma família de compostos orgânicos que fazem parte das substâncias húmicas. Eles têm vários grupos funcionais, entre os quais carboxílicos, fenólicos, açúcares, quinonas e derivados de aminoácidos podem ser mencionados.

Substâncias húmicas, das quais os ácidos húmicos fazem parte, são distribuídos em solos, águas naturais e sedimentos, pois são o resultado da decomposição de resíduos plantas, animais e naturais.

Material orgânico que se tornará substâncias como ácidos húmicos. Autor: Pisauikan. Fonte: Pixabay.

Os ácidos úmidos fazem parte do húmus e têm a capacidade de melhorar o crescimento das plantas e sua nutrição, pois permitem a retenção de nutrientes por mais tempo no solo, para que estejam disponíveis para plantas.

São compostos anfifílicos, ou seja, eles têm peças relacionadas à água e porções que rejeitam a água, todas dentro da mesma molécula.

Para seus grupos, -OH e -COOH, eles podem formar complexos com íons ou cátions metálicos.

Graças às suas cadeias de hidrocarbonetos ou porções aromáticas, eles podem solubilizar e incluir moléculas aromáticas policíclicas que são tóxicas. Além disso, eles têm uso potencial em medicina do câncer e na preparação de produtos farmacêuticos mais eficazes.

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Estrutura

Os ácidos úmidos contêm diferentes grupos funcionais cujas quantidades dependem da origem geográfica do ácido húmico, idade, condições ambientais e biológicas e clima em que ocorreu a molécula. Por esse motivo, sua caracterização precisa se tornou difícil.

Seus principais grupos funcionais são fenólicos, carboxílicos, enólicos, quinona, éter, açúcares e peptídeos.

Os grupos funcionais que lhe dão suas principais características são os grupos fenólicos, carboxílicos e quinonas.

A grande estrutura de um ácido húmico consiste em porções hidrofílicas formadas por grupos -OH e porções hidrofóbicas constituídas por cadeias alifáticas e anéis aromáticos.

Exemplo de uma molécula de um ácido húmico, onde você pode ver os grupos -OH fenólicos, -coh, quinona, restos de açúcares e peptídeos (-NH). Yikrazuul [domínio público]. Fonte: Wikimedia Commons.

Nomenclatura

- Ácidos húmicos.

- Ha ou tenha (sigla para inglês Ácidos húmicos).

Propriedades

Estado físico

Sólidos amorfos.

Peso molecular

Seus pesos moleculares variam de 2,0 a 1300 kDa.

Um DA ou Dalton vale 1,66 x 10^-24 gramas.

Solubilidade

Ácidos úmidos são a fração de substâncias húmicas que são solúveis em meio aquoso alcalino. Eles são parcialmente solúveis em água. Insolúvel em meio ácido.

Sua dissolução de água é complexa porque os ácidos húmicos não são um componente individual, mas uma mistura de componentes, onde apenas alguns deles são solúveis em água.

Sua solubilidade pode variar dependendo de sua composição, o pH e a força iônica do solvente.

Propriedades químicas e biológicas

As moléculas de ácidos húmicos geralmente têm uma parte hidrofílica, ou relacionados à água, e uma parte hidrofóbica, que rejeita a água. Portanto, diz -se que eles são anfifílicos.

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Devido ao seu caráter anfifílico, os ácidos húmicos se formam, em um ambiente neutro ou ácido, estruturas semelhantes às das micelas, chamadas pseudo-mys.

São ácidos fracos, que são causados ​​por grupos fenólicos e carboxílicos.

Os grupos do tipo quinona são responsáveis ​​pela formação de espécies reativas de oxigênio, pois são reduzidas a semi -meia e depois a hidroquinonas que são muito estáveis.

A presença de grupos fenólicos e carboxílicos nas moléculas do ácido húmico lhes confere a capacidade de melhorar o crescimento das plantas e sua nutrição. Tais grupos também podem favorecer a formação de complexos com metais pesados. E eles também explicam sua atividade antiviral e anti -inflamatória.

Por outro lado, a presença dos grupos quinona, fenol e carboxílica está relacionada ao seu antioxidante, fungicida, bactericida e antimingogência ou habilidades demutagênicas.

Comportamento em meio aquoso de acordo com o pH

Em meio alcalino, grupos carboxílicos e fenólicos sofrem a perda de prótons H⁺, O que a molécula sai negativamente em cada um desses grupos.

Por causa disso, ocorre repulsão de cargas negativas e as moléculas se estendem.

Ao diminuir o pH, os grupos fenólicos e carboxílicos são novamente protonados e os efeitos da repulsão cessam, fazendo com que a molécula adote uma estrutura compacta, semelhante à dos mycles.

Nesse caso, as porções hidrofóbicas são sobre a colocação dentro da molécula e as porções hidrofílicas estão em contato com o ambiente aquoso. Dizem que essas estruturas são pseudo-mys.

Este comportamento afirma que os ácidos húmicos têm características de determinação.

Além disso, eles formam agregados intramoleculares (dentro de sua própria molécula), seguidos de agregação intermolecular (entre diferentes moléculas) e precipitação.

Solubilização de grandes moléculas não polares

Os ácidos úmidos podem solubilizar hidrocarbonetos aromáticos policíclicos que são tóxicos e carcinogênicos e relativamente insolúveis em água.

Esses hidrocarbonetos são solubilizados no coração hidrofóbico dos pseudo-psicelos de ácidos húmicos.

Treinamento de complexos com cátions de metal

Os ácidos úmidos interagem com íons metálicos no meio alcalino, onde cátions positivos agem neutralizando as cargas negativas da molécula de ácido húmico.

Quanto maior a carga do cátion, maior sua eficácia de formar pseudo-micela. Os cátions estão localizados em lugares termodinamicamente preferidos na estrutura.

Este processo gera complexos de ácido húmico-metal que adquirem uma forma esférica.

Essa interação depende de metal e origem, peso molecular e concentração de ácido úmido.

Obtenção

Os ácidos úmidos podem ser obtidos da matéria orgânica do solo. No entanto, as estruturas das várias moléculas de ácidos húmicos variam de acordo com a localização do solo, sua idade e condições climáticas.

Existem vários métodos de obtenção. Abaixo de um deles.

É o solo com uma solução aquosa de NaOH 0,5 N (0,5 equivalente por litro) sob atmosfera de nitrogênio por 24 horas à temperatura ambiente. O conjunto é filtrado.

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O extrato alcalino é acidificado com HCl 2 N a um pH 2 e deixe permanecer por 24 horas, à temperatura ambiente. O material coagulado (ácidos húmicos) é separado do sobrenadante por centrifugação.

Formulários

- Na agricultura

O uso de ácidos húmicos na agricultura é praticamente conhecido desde o início da atividade agrícola porque fazem parte do húmus.

Terra rica em húmus, portanto, rica em ácidos húmicos, bom para o cultivo de plantas. Autor: Markus Baumeler. Fonte: Pixabay.

Ácidos húmicos melhoram o crescimento e a nutrição das plantas. Eles também agem como bactericidas do solo e fungicidas protegendo plantas. Os ácidos úmidos inibem os fungos fitopatogênicos e alguns de seus grupos funcionais com esta atividade foram correlacionados.

Planta infectada com o fungo Alternaria solani que pode ser combatido com ácidos húmicos. Afrozilian [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org/licenças/BY-SA/3.0)]. Fonte: Wikimedia Commons.

A presença de grupos de enxofre (s) e carbonil C = O na molécula de ácido húmico favorece a atividade fungistática. Pelo contrário, um alto teor de oxigênio, grupos C-O aromáticos e certos átomos de carbono pertencentes a açúcares inibem a força fungistática do ácido húmico.

Recentemente (2019), o efeito da aplicação de fertilizantes de nitrogênio de liberação lenta foi estudada na estabilização dos ácidos húmicos presentes nos solos e sua influência nas colheitas.

Verificou -se que a uréia coberta com biocarbono melhora a estrutura e a estabilidade dos ácidos húmicos presentes no solo, favorecendo a retenção de nitrogênio e carbono pelo solo e melhorando o rendimento das culturas.

- Na remediação da poluição

Devido à sua capacidade de formar pseudo-medical em neutro ou ácido.

Os metais são alguns dos poluentes que podem ser removidos por ácidos húmicos.

Alguns estudos mostram que a eficiência de sorção de metal por ácidos húmicos em solução aquosa tende a aumentar quando o pH e a concentração de ácido húmico e diminuindo a concentração de metal.

Também foi determinado que os íons metálicos competem por locais ativos da molécula de ácido húmico, que geralmente são os grupos fenólicos -COOH e -OH neste.

- Na indústria farmacêutica

Sua utilidade foi testada para aumentar a solubilidade em água dos medicamentos hidrofóbicos.

Nanopartículas de prata (AG) foram preparadas cobertas com ácidos húmicos, que conseguiram permanecer estáveis ​​por pelo menos um ano.

Essas nanopartículas de prata e ácido húmico, juntamente com as propriedades antibacterianas deste último, têm um alto potencial de preparação de medicamentos.

Da mesma forma, os complexos de carbamazepina foram testados, uma medicina antiepilética, com ácidos húmicos para aumentar sua solubilidade, e acabou que o medicamento se torna muito mais solúvel e eficaz.

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O mesmo efeito de melhoria de solubilidade e biodisponibilidade foi alcançado com complexos de ácido húmico e β-caroteno, um precursor da vitamina A.

- Em medicina

Ácidos úmidos são fortes aliados no tratamento de várias doenças.

Contra alguns vírus

Atividade antiviral de ácidos húmicos contra citomegalovírus e HIV-1 e vírus da imunodeficiência humana do HIV-2, entre outros.

As moléculas de ácidos húmicos podem inibir a replicação do vírus unindo sua carga negativa no meio alcalino com certos lugares catiônicos do vírus, que são necessários para que o vírus se junte à superfície da célula.

Contra o câncer

Verificou -se que os ácidos úmidos exercem propriedades curativas de lesões carcinogênicas. Isso é atribuído à presença de quinonas em sua estrutura.

Estrutura de uma quinona, um grupo presente nas moléculas de alguns ácidos húmicos. Autor: Marilú Stea.

Quinonas geram espécies reativas de oxigênio que produzem estresse oxidativo e induzem a apoptose das células cancerígenas através da fragmentação de seu DNA.

Contra a mutagênese

Ácidos úmidos são inibidores de mutagênese dentro da célula e fora disso. A mutagênese é a alteração estável do material genético de uma célula que pode ser transmitida às células filhas.

Verificou -se que a capacidade de inibir a mutagênese varia com a composição dos ácidos húmicos e sua concentração.

Por outro lado, eles exercem efeito desmutagênico em substâncias mutagênicas, como o benzopireno (hidrocarboneto polararomático presente em alguns alimentos), o 2-nitrofluoreno (hidrocarboneto polararomático de combustão) e 2-aminoantraceno.

Efeito mutagênico do benzopireno no DNA. Por Richard Wheeler (Zephyris) 2007. Solução Fatursa de um aduto trans-som (10s) -da de +)-(7s, 8r, 9s, 10r) -7.8-di-hidroxi-9,10-epoxi-7,8,9,10-tetra-hidrobenzo [a] pireno em um duplex de DNA. Produzido a partir de pdb | 1Jdg. == licenciamento == gfdl-. Fonte: Wikimedia Commons.

O mecanismo desse efeito está na adsorção de mutagênicos; portanto, os ácidos húmicos com estruturas maiores são os mais eficazes. O mutagênico é adsorvido pelo ácido húmico e perde sua atividade mutagênica.

Estima -se que isso possa ser importante para proteção contra carcinogênese.

- Na indústria cosmética

Devido à sua capacidade de absorver raios UV e visíveis, os ácidos húmicos foram propostos para serem usados ​​em bloqueadores solares, cremes anti -envelhecimento e produtos para cuidados com a pele.

Eles também podem ser usados ​​como conservantes de produtos cosméticos.

- Na indústria de alimentos

Por suas propriedades antioxidantes, seu uso foi sugerido como conservantes alimentares e como suplementos nutricionais.

Referências

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