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Beispiel für die Molekularstruktur von Fulvinsäure

Fulvosäure ist eine der Schlüsselkomponenten in Humus. Humusstoffe sind die wichtigsten organischen Bestandteile des Bodens (Humus), Torf, Kohle, vieler Hochlandbäche, dystrophischer Seen und Wasser.^[1] Es entsteht durch biologischen Abbau von totem organischem Material.

Fulvinsäure ist ein Huminstoff mit einem niedrigeren Molekulargewicht und einem höheren Sauerstoffgehalt als andere Huminstoffe. Fulvinsäure wird häufig als Bodenergänzung in der Landwirtschaft und seltener als Nahrungsergänzungsmittel für Tiere oder Menschen verwendet. Als Nahrungsergänzungsmittel kommt Fulvinsäure in flüssiger Form als Bestandteil von Mineralkolloiden vor. Fulvinsäure ist ein Polyelektrolyt und ist ein einzigartiges Kolloid, das leichter durch Membranen diffundiert als andere Kolloide.

Herkunft und Beschreibung

Huminstoffe entstehen durch den mikrobiellen Abbau von Pflanzenmaterial, wie z Lignin. Fulvinsäure wird aus Wasser und dem Boden gewonnen. Die genauen Eigenschaften und die Struktur einer bestimmten Probe hängen von der Quelle und der Art der Extraktion ab. Trotzdem sind die durchschnittlichen Eigenschaften von Huminstoffen aus verschiedenen Quellen bemerkenswert ähnlich.Boden- und Sedimenthuminstoffe lassen sich in drei große Fraktionen einteilen: Huminsäuren, Fulvosäuren und Humin. Humin- und Fulvosäuren werden als kolloidales Gemisch aus Erde und anderen Feststoffen in einer stark basischen, wässrigen Lösung von Natrium- oder Kaliumhydroxid. Huminsäuren werden niedergeschlagen aus dieser Lösung mit Salzsäure Bringen des pH-Werts auf 1, wobei die Fulvinsäure in Lösung bleibt. Dies ist auch der praktische Unterschied zwischen Humin- und Fulvosäure. Humin ist in verdünnten Alkalien unlöslich. Der alkohollösliche Teil der Huminfraktion ist im Allgemeinen „Huminsäure" erwähnt. Sogenannte „graue Huminsäuren“ (GHA, englisch: Gray Humic Acids) sind in alkalischen Medien mit geringer Ionenkonzentration löslich. „Braune Huminsäuren“ (BHA, englisch: Brown Humic Acids) sind alkalisch löslich, unabhängig von der Ionenstärke. Fulvinsäuren (FA) sind unabhängig von pH-Wert und Ionenkonzentration löslich.^[2] Flüssigchromatographie und Flüssig-Flüssig-Extraktion können verwendet werden, um die Komponenten zu trennen, aus denen die Huminsubstanz besteht. Zu den identifizierten Substanzen gehören Mono-, Di- und Trihydroxyfettsäuren, Dicarbonsäuren, lineare Alkohole, Phenolsäuren und Terpene.^[3]

Komposition

Beispiel für eine typische Huminsäure, mit einer Vielzahl von Funktionalitäten wie Chinon, Phenol, Katechol und Zuckergruppen^[1]

Ein typischer Huminstoff ist ein Gemisch aus vielen Molekülen, von denen einige auf einem Motiv aromatischer Kerne mit miteinander verbundenen phenolischen und carboxylischen Substituenten basieren.

Die funktionellen Gruppen, die am meisten zur Oberflächenladung und Reaktivität von Huminstoffen beitragen, sind Phenol- und Carboxylgruppen.^[1] Huminsäuren verhalten sich wie Mischungen zweibasiger Säuren mit a pK_z1 Wert von etwa 4 für die Carboxylgruppen und etwa 8 für die Phenolatgruppen. Zwischen den einzelnen Huminsäuren besteht weitgehende allgemeine Übereinstimmung.^[4] Gemessene pK-Werte für eine bestimmte Probe sind daher Mittelwerte relativ zu den Komponenten. Die andere wichtige Eigenschaft ist die Ladungsdichte. Die Moleküle können eine supramolekulare Struktur bilden, die durch nicht-kovalente Kräfte wie Van-der-Waals-Kraft, π-π- und CH-π-Bindungen zusammengehalten wird.^[4]

Durch das Vorhandensein von Carboxylat- und Phenolatgruppen können die Huminsäuren Komplexe mit Ionen bilden, wie z mg² , ca² , Fe² und Fe³ . Viele Huminsäuren haben zwei oder mehr dieser Gruppen, die die Bildung von Chelaten ermöglichen.^[5] Die Bildung von (Chelat-)Komplexen ist ein wichtiger Aspekt der biologischen Rolle von Huminsäuren bei der Regulierung der Bioverfügbarkeit von Metallionen.

Ökologische Auswirkungen

Biologische Bodenverbesserungsmittel sind Landwirten seit langem als vorteilhaft für das Pflanzenwachstum bekannt.^[6] Die Chemie und Funktion organischer Stoffe ist jedoch umstritten, seit die Menschheit im 18. Jahrhundert darüber schrieb. Bis Liebig glaubte man, dass Humus direkt von Pflanzen aufgenommen wird. Liebig zeigte, dass das Pflanzenwachstum von anorganischen Verbindungen abhängt. Seitdem ist die Bodenkunde der Ansicht, dass organisches Material nur dann für die Fruchtbarkeit nützlich ist, wenn es in anorganische Nahrungsbestandteile zerlegt wird. In unserer Zeit wird mehr ganzheitlich betrachtet und erkannt, dass Humus die Bodenfruchtbarkeit in jedem Fall durch seine Wirkung auf das Wasserhaltevermögen des Bodens beeinflusst. Da Pflanzen nachweislich die komplexen organischen Moleküle systemischer Insektizide aufnehmen und transportieren, können Bodenwissenschaftler die Vorstellung, dass Pflanzen die löslichen Humusformen aufnehmen können, nicht mehr als unwahr abtun.^[7] Tatsächlich können lösliche Humusformen eine wesentliche Rolle bei der Aufnahme von ansonsten unlöslichen Eisenoxiden spielen.

Steinstärkende Wirkung

Laut Archäologie wurde im alten Ägypten Stroh mit Schlamm vermischt, um Bausteine ​​herzustellen. Stroh produziert stärkere Gesteine, die weniger wahrscheinlich brechen oder ihre Form verlieren. Moderne Forschungen haben ergeben, dass Huminsäure aus Stroh, das mit Schlamm vermischt ist, freigesetzt wird, im Grunde eine Mischung aus Sand und Ton. Huminsäure erhöht die Plastizität von Ton.^[8]