Ик-спектроскопическое изучение гуматов магния и серебра пелоидов

соединений (карбонильные, карбоксильные, спиртовые, аминные и другие) [3]. Вышесказанное определяет широкий спектр химической активности гуминовых веществ за счет их способности к адсорбционным, ион-ионным и донорно-акцепторным взаимодействиям. Не являясь индивидуальным соединением, гуминовые вещества способны иммобилизовать соединения как неорганической, так и органической природы. Информация о механизме взаимодействия гуминовых веществ с ионами металлов в литературе имеет предположительный и противоречивый характер. Проблема исследования характера взаимодействия заключается в том, что макромолекулы гуминовых веществ способны депонировать ионы и молекулы посторонних веществ по различным типам взаимодействия. С одной стороны, как высокомолекулярные соединения, гуминовые вещества способны к адсорбции, а с другой стороны, гуминовые вещества за счет наличия кислород- и азотсодержащих функциональных групп могут проявлять свойства хелатных лигандов, вступая в процессы комплексообразования. Кроме того, присутствие в составе гуминовых веществ карбоксильных групп обуславливает их солеобразующую активность. Механизм взаимодействия компонентов системы при образовании гуматов представляет значительный научный интерес и в настоящее время интенсивно изучается как отечественными, так и зарубежными исследователями [4-6].

Химический статус гуминовых веществ определяет их значительный потенциал как субстанций, имеющих широкий диапазон терапевтического действия. С целью придания гуминовым веществам определенной биологической активности их модифицируют, то есть вводят в состав активные компоненты, моделируя направленность воздействия. В частности, введение в состав гуминовых кислот ионов серебра обуславливает бактерицидное действие препаратов.

Целью данного исследования является изучение механизмов образования гуматов магния и серебра.

Материалы и методы. В качестве объекта исследования выбрали одну из фракций гуминовых веществ низкоминерализованных иловых сульфидных грязей – гуминовые кислоты (ГК), выделенные по методике [3]. Для получения гуматов исследуемых катионов использовали гуминовые кислоты в виде 0,1% (масс.) растворов при нейтральном значении водородного показателя. В раствор ГК вводили минимальный объем 0,1М растворов нитратов магния и серебра до начала коагуляции. Полученные осадки отфильтровывали через бумажный фильтр (белая лента) и промывали водой до отрицательной реакции на катионы металлов (проба с натрия хлоридом и с двузамещенным фосфатом аммония в аммиачной среде). Очищенные осадки высушивали при 200С с принудительной вентиляцией. ИК-спектры полученных образцов были сняты на ИК-фурье спектрометре Spectrum 100 фирмы Perkin Elmer. Образцы готовились прессованием таблеток с калия бромидом. Количественное определение металлов в составе гуматов определяли методом ренгенофлюоресцентного анали- за с помощью энергодисперсионного анализатора БРА-18.

Результаты и обсуждение. Исследуемые гуминовые кислоты представляют собой тем-ноокрашенные вещества, хорошо растворимые в щелочах, имеющие среднюю молекулярную массу 63000 а.е.м., степень бензоидности 33,6%, содержащие 53-56% (масс.) углерода, 4% (масс.) водорода и 38-39% (масс.) кислорода. Анализ спектра ГК (рис. 1) показывает наличие связанной ОН-группы с максимумом пропускания 3426-3450 см^-1, и алифатические фрагменты (СН 3 , СН 2 ) с полосами пропускания в области 2920 и 2850 см^-1. Карбонильная группа характеризуется полосой пропускания с частотой 1712 см^-1. В области пропускания двойных связей С=С, входящих в состав олефиновых, еноновых и ареновых фрагментов, присутствует интенсивная полоса с максимумами 1618 см^-1. Полоса имеет широкий профиль и, возможно, включает валентные колебания карбонила в амидной группе. Полоса пропускания при 1400 см^-1 связана с валентным колебанием карбонила в карбоксилат-анионе, а также с деформационными колебаниями С-Н связи в алифатических фрагментах. В спектре ГК присутствует интенсивный широкий максимум пропускания с частотой 1235 см^-1 (рис. 1), соответствующий колебанию ОН-группы, сопряженной с двойными связями. ИК-спектр гумата серебра (рис. 2) по положению основных полос пропускания, в целом, мало отличается от ИК-спектра гуминовой кислоты. Наблюдается смещение (на 6 см^-1) полосы пропускания (1706 см^-1) карбонильной группы в длинноволновую область, что связано, вероятно, с увеличением доли свободных карбоксильных групп в гумате серебра.

82.1

%T 72

62.8

4000.0      3600       3200       2800       2400       2000       1800       1600       1400       1200       1000        800        600       400.0

cm-1

Рис. 1. ИК-спектр пропускания гуминовой кислоты

65.9

cm-1

Рис. 2. ИК-спектр пропускания гумата серебра

ИК-спектр гумата магния имеет вид принципиально отличный от приведенных раннее спектров (рис. 1 и 2) и характеризуется наличием двух интенсивных полос пропускания в области 1600-1300см-1 (рис. 3) и широкой полосы пропускания с частотой 632см-1, являющейся, по-видимому, результатом наложения многочисленных деформационных колебаний. Максимумы с частотами 1577 и 1385см-1 отвечают, вероятно, колебаниям атомов карбоксильной группы в гумате магния.

Таким образом, на основании полученных в работе экспериментальных данных можно утверждать, что взаимодействие ионов серебра с гуминовыми кислотами имеет преимущественно адсорбционный характер. ИК-спектр гумата серебра содержит полосы пропускания характерные для функциональных групп гуминовых кислот. По-видимому, взаимодействие ионов серебра с активными адсорбционными центрами гуминовых кислот связано с физическими характеристиками иона металла, представляющего собой мягкую кислоту Льюиса. Предложенный механизм подтверждается высоким содержанием серебра в адсорбционном комплексе ГК∙Ag+. Согласно результатам БРА содержание серебра в гумате составляет 51% (масс.). Взаимодействие ионов магния с гуминовыми кислотами, по-видимому, имеет донорно-акцепторный и ионо-ионный механизм. Характерно уменьшение массовой доли ионов магния в комплексе ГК∙Mg+2 более чем в два раза по сравнению с содержанием серебра в соответствующем гу-мате. Согласно результатам БРА содержание магния в гумате составляет 21% (масс.).

77,0

%T

22,0

4000,0      3600       3200       2800       2400       2000       1800       1600       1400       1200       1000        800        600       400,0

cm-1

Рис. 3. ИК-спектр пропускания гумата магния

Выводы.

• 1.    Предложенный в работе спектральный способ оценки механизма взаимодействия металлов с гуминовыми веществами представляется информативным и перспективным в связи с тем, что относится к неразрушающим, то есть сохраняет нативную структуру объектов.

• 2.    Адсорбционный характер взаимодействия Ag⁺ с гуминовыми кислотами обуславливает высокую биодоступность ионов и обеспечивает бактерицидную активность гумата.