Structure d'acide humique, propriétés, obtention, utilisations

Acide humique C'est le nom générique d'une famille de composés organiques qui font partie des substances humiques. Ils ont divers groupes fonctionnels, parmi lesquels des dérivés carboxyliques, phénoliques, sucres, quinonas et acides aminés peuvent être mentionnés.

Les substances humiques, dont les acides humiques font partie, sont réparties dans les sols, les eaux naturelles et les sédiments, car ils sont le résultat de la décomposition des déchets végétaux, animaux et naturels.

Matière organique qui deviendra des substances telles que les acides humiques. Auteur: Pisauikan. Source: Pixabay.

Les acides humides font partie de l'humus et ont la capacité d'améliorer la croissance des plantes et leur nutrition, car ils permettent de retenir les nutriments plus longtemps dans le sol afin qu'ils soient disponibles pour les plantes.

Ce sont des composés amphiphylliques, c'est-à-dire qu'ils ont des parties liées à l'eau et aux parties qui rejettent l'eau, toutes dans la même molécule.

Pour leurs groupes -OH et -COOH, ils peuvent former des complexes avec des ions métalliques ou des cations.

Grâce à leurs chaînes d'hydrocarbon. De plus, ils ont une utilisation potentielle en médecine du cancer et dans la préparation de produits pharmaceutiques plus efficaces.

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Structure

Les acides humides contiennent différents groupes fonctionnels dont les quantités dépendent de l'origine géographique de l'acide humique, de l'âge, des conditions environnementales et biologiques et du climat dans lequel la molécule s'est produite. Pour cette raison, sa caractérisation précise est devenue difficile.

Ses principaux groupes fonctionnels sont phénoliques, carboxyliques, éolises, quinone, éther, sucres et peptides.

Les groupes fonctionnels qui lui donnent leurs principales caractéristiques sont les groupes phénoliques, carboxyliques et quinonas.

La grande structure d'un acide humique se compose de parties hydrophiles formées par des groupes -OH et des parties hydrophobes constituées par des chaînes aliphatiques et des anneaux aromatiques.

Exemple d'une molécule d'un acide humique, où vous pouvez voir les groupes -oh phénolique, -coh, quinone, restes de sucres et de peptides (-nh). Yikrazuul [domaine public]. Source: Wikimedia Commons.

Nomenclature

- Acides humiques.

- Ha ou avoir (acronyme pour l'anglais Acides humiques).

Propriétés

État physique

Solides amorphes.

Poids moléculaire

Ses poids moléculaires varient de 2,0 à 1300 kDa.

Un DA ou Dalton vaut 1,66 x 10^-24 grammes.

Solubilité

Les acides humides sont la fraction des substances humiques qui sont solubles dans le milieu aqueux alcalin. Ils sont partiellement solubles dans l'eau. Insoluble dans un milieu acide.

Sa dissolution de l'eau est complexe car les acides humiques ne sont pas un composant individuel mais un mélange de composants, où seuls certains d'entre eux sont solubles dans l'eau.

Sa solubilité peut varier en fonction de sa composition, du pH et de la force ionique du solvant.

Propriétés chimiques et biologiques

Les molécules d'acides humiques ont généralement une partie hydrophile, ou liée à l'eau, et une partie hydrophobe, qui rejette l'eau. Par conséquent, on dit qu'ils sont amphifiliques.

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En raison de son caractère amphiphyllique, les acides humiques forment, dans un environnement neutre ou acide, des structures similaires à celles des micelles, appelées pseudo-mys.

Ce sont des acides faibles, qui sont causés par des groupes phénoliques et carboxyliques.

Les groupes de type Quinona sont responsables de la formation d'espèces réactives de l'oxygène, car elles sont réduites en semi-half puis à des hydroquinones très stables.

La présence de groupes phénoliques et carboxyliques dans les molécules de l'acide humique leur confère la capacité d'améliorer la croissance des plantes et leur nutrition. Ces groupes peuvent également favoriser la formation de complexes avec des métaux lourds. Et ils expliquent également leur activité antivirale et anti-inflammatoire.

D'un autre côté, la présence des groupes quinone, phénol et carboxyliques est liée à leur antioxydant, fongicide, bactéricide et anti-désingogation ou capacités démutagènes.

Comportement en milieu aqueux selon le pH

En milieu alcalin, les groupes carboxyliques et phénoliques subissent la perte de protons H⁺, Ce que la molécule laisse négativement dans chacun de ces groupes.

Pour cette raison, la répulsion des charges négatives se produit et la molécule s'étire.

En diminuant le pH, les groupes phénoliques et carboxyliques sont à nouveau protonés et les effets de la répulsion cessent, provoquant la molécule d'adopter une structure compacte, similaire à celle des mycles.

Dans ce cas, des parties hydrophobes consistent à placer à l'intérieur de la molécule et les parties hydrophiles sont en contact avec l'environnement aqueux. On dit que ces structures sont pseudo-mes.

Ce comportement affirme que les acides humiques ont des caractéristiques de détermination.

De plus, ils forment des agrégats intramoléculaires (dans leur propre molécule), suivis d'une agrégation intermoléculaire (entre différentes molécules) et des précipitations.

Solubilisation de grandes molécules non polaires

Les acides humides peuvent solubiliser des hydrocarbures aromatiques polycycliques qui sont toxiques et cancérigènes et sont relativement insolubles dans l'eau.

Ces hydrocarbures sont solubilisés dans le cœur hydrophobe des pseudo-psychèges d'acides humiques.

Formation des complexes avec des cations métalliques

Les acides humides interagissent avec les ions métalliques dans le milieu alcalin où les cations ou les ions positifs agissent en neutralisant les charges négatives de la molécule d'acide humique.

Plus la charge cationale est grande, plus son efficacité de la formation de pseudo-micel. Les cations sont situées dans des endroits préférés thermodynamiquement de la structure.

Ce processus génère des complexes d'acide humique-métal qui acquièrent une forme sphérique.

Cette interaction dépend du métal et de l'origine, du poids moléculaire et de la concentration d'acide humide.

Obtention

Les acides humides peuvent être obtenus à partir de la matière organique du sol. Cependant, les structures des différentes molécules d'acides humiques varient en fonction de l'emplacement du sol, de leur âge et de leurs conditions climatiques.

Il existe différentes méthodes d'obtention. En dessous de l'un de ces.

C'est le sol avec une solution aqueuse de NaOH 0,5 N (0,5 équivalent par litre) sous atmosphère d'azote pendant 24 heures à température ambiante. L'ensemble est filtré.

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L'extrait alcalin est acidifié avec HCl 2 N à un pH 2 et laisser reposer pendant 24 heures, à température ambiante. Le matériau coagulé (acides humiques) est séparé du surnageant par centrifugation.

Applications

- En agriculture

L'utilisation d'acides humiques dans l'agriculture est pratiquement connue depuis le début de l'activité agricole car ils font partie de l'humus.

Terre riche en humus, donc riche en acides humiques, bon pour la culture végétale. Auteur: Markus Baumeler. Source: Pixabay.

Les acides humiques améliorent la croissance et la nutrition des plantes. Ils agissent également comme des bactéricides du sol et des fongicides protégeant les plantes. Les acides humides inhibent les champignons phytopathogènes et certains de ses groupes fonctionnels avec cette activité ont été corrélés.

Plante infectée par le champignon Alternaria Solani qui peut être combattu avec des acides humiques. Afrozilien [CC BY-SA 3.0 (https: // CreativeCommons.Org / licences / by-sa / 3.0)]. Source: Wikimedia Commons.

La présence de soufre (s) et de groupes carbonyle c = o dans la molécule d'acide humique favorise l'activité fongistatique. Au contraire, une teneur élevée en oxygène, des groupes C-O aromatiques et certains atomes de carbone appartenant aux sucres inhibent la force fongistatique de l'acide humique.

Récemment (2019), l'effet de l'application d'engrais azotés à libération lente a été étudié dans la stabilisation des acides humiques présents dans les sols et leur influence sur les cultures.

Il a été constaté que l'urée couverte de biocarbone améliore la structure et la stabilité des acides humiques présents dans le sol, favorisant la rétention de l'azote et du carbone par le sol et l'amélioration du rendement des cultures.

- Dans la correction de la pollution

En raison de sa capacité à former pseudo-médical en neutre ou acide.

Les métaux sont quelques-uns des polluants qui peuvent être éliminés par des acides humiques.

Certaines études montrent que l'efficacité de la sorption des métaux par les acides humiques en solution aqueuse a tendance à augmenter lorsque le pH et la concentration d'acide humique et par diminution de la concentration en métal.

Il a également été déterminé que les ions métalliques rivalisent pour les sites actifs de la molécule d'acide humique, qui sont généralement les groupes phénoliques -COOH et -OH.

- Dans l'industrie pharmaceutique

Son utilité a été testée pour augmenter la solubilité dans l'eau des médicaments hydrophobes.

Les nanoparticules d'argent (AG) ont été préparées recouvertes d'acides humiques, qui ont réussi à rester stable pendant au moins un an.

Ces nanoparticules d'argent et l'acide humique, ainsi que les propriétés antibactériennes de ce dernier, ont un potentiel élevé de préparation de médicaments.

De même, les complexes de carbamazépine ont été testés, une médecine antiépileptique, avec des acides humiques pour augmenter sa solubilité, et il s'est avéré que le médicament devient beaucoup plus soluble et efficace.

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Le même effet d'amélioration de la solubilité et de la biodisponibilité a été obtenu avec des complexes d'acide humique et de β-carotène, un précurseur de la vitamine A.

- En médecine

Les acides humides sont de forts alliés dans le traitement de plusieurs maladies.

Contre certains virus

Activité antivirale des acides humiques contre le cytomégalovirus et le VIH-1 et le virus de l'immunodéficience humaine du VIH-2, entre autres.

Les molécules d'acides humiques peuvent inhiber la réplication du virus en rejoignant sa charge négative dans le milieu alcalin avec certains lieux cationiques du virus, qui sont nécessaires au virus pour rejoindre la surface de la cellule.

Contre le cancer

Il a été constaté que les acides humides exercent des propriétés de guérison des lésions cancérigènes. Ceci est attribué à la présence de quinones dans sa structure.

Structure d'une quinone, un groupe présent dans les molécules de certains acides humiques. Auteur: Marilú Stea.

Les quinones génèrent des espèces réactives de l'oxygène qui produisent un stress oxydatif et induisent l'apoptose des cellules cancéreuses par la fragmentation de leur ADN.

Contre la mutagenèse

Les acides humides sont des inhibiteurs de mutagenèse à l'intérieur de la cellule et à l'extérieur. La mutagenèse est l'altération stable du matériel génétique d'une cellule qui peut être transmise aux cellules filles.

Il a été constaté que la capacité d'inhiber la mutagenèse varie avec la composition des acides humiques et leur concentration.

En revanche, ils exercent un effet de démutgénine sur les substances mutagènes telles que le benzopyrène (hydrocarbure polyaromatique présent dans certains aliments), le 2-nitrofluoreno (produit hydrocarbone polyaromatique de combustion) et le 2-aminoantracène.

Effet mutagène du benzopyrène dans l'ADN. Par Richard Wheeler (Zephyris) 2007. Solution Strupture d'un adduit transopned (10S) -DA de +) - (7S, 8r, 9s, 10r) -7,8-dihydroxy-9,10-epoxy-7,8,9,10-tétrahydrobenzo [a] pyrène dans un duplex d'ADN. Produit à partir de pdb | 1jdg. == licence == gfdl-. Source: Wikimedia Commons.

Le mécanisme de cet effet réside dans l'adsorption de mutagène, donc les acides humiques avec des structures plus grandes sont les plus efficaces. Le mutagène est adsorbé par l'acide humique et perd son activité mutagène.

On estime que cela peut être important pour la protection contre la cancérogenèse.

- Dans l'industrie cosmétique

En raison de leur capacité à absorber les rayons UV et visibles, des acides humiques ont été proposés pour être utilisés dans les bloqueurs solaires, les crèmes anti-âge et les produits de soins de la peau.

Ils peuvent également être utilisés comme conservateurs de produits cosmétiques.

- Dans l'industrie alimentaire

Pour ses propriétés antioxydantes, son utilisation a été suggérée comme conservateurs alimentaires et comme suppléments nutritionnels.

Les références

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