МОДЕЛИРОВАНИЕ МАКРОМОЛЕКУЛЫ ГУМИНОВЫХ КИСЛОТ

Миронов А.А.,¹ Миронова Ю.В.²

¹ ФГБОУ ВПО Югорский государственный университет,

Ханты-Мансийск, Россия.

Молодой учёный.

aa_mironov@ugrasu.ru

² ФГБОУ ВПО Югорский государственный университет, Ханты-Мансийск, Россия. Аспирант 3г.

Научный руководитель: Новиков А.А.

 

Углубление современных представлений о химической природе и молекулярной структуре гуминовых кислот разного генезиса необходимо по причине уникальности их многочисленных полезных свойств. На основе данных физико-химических методов анализа на сегодняшний день представляется возможным создать компьютерную графическую 3D модель трансформации молекулярной структуры гуминовых кислот аллювиально захороненного листового опада. Познание сборки макромолекул гуминовых кислот из наноструктурных мономерных фрагментов может быть полезно для поиска новых путей синтеза органоминеральных композитов с заданными физико-химическими свойствами.

Для выполнения этой работы ставились следующие задачи:

1. синтез препаратов гуминовых кислот из аллювиально захороненного листового опада;

2. сбор информации методами физико-химического исследования об молекулярном устройстве препаратов гуминовых кислот аллювиально захороненного листового опада;

3. поиск наиболее подходящего программного обеспечения для графического 3D моделирования с элементами интерактивности молекулярной структуры гуминовых кислот;

4. создание на основе полученных результатов графической 3D модели с элементами интерактивности молекулярной структуры препаратов гуминовых кислот аллювиально захороненного листового опада.

Осенью 2009 года по разрешению руководства Елизаровского заказника была организована и проведена экспедиция с целью поиска и отбора образцов аллювиально захороненного листового опада с глинисто-минеральными перекрытиями в одной географической точке.

По данным ближайших метеорологических постов годами когда происходило аллювиальное захоронение листвы могли быть 2003 и 1998 гг. Таким образом возраст Л1 на момент отбора составил 2 года, возраст Л2 – 6 лет, возраст Л3 – 11 лет. Образец Л0 представил собой листовой опад 2009 года.

Выводы по сравнительной характеристике препаратов гуминовых кислот аллювиально захороненного листового опада:

1. Аналитические данные, полученные комплексом современных физико-химических методов исследования свидетельствуют о сложной молекулярной структуре препаратов гуминовых кислот, отобранных в одной географической точке.

2. С увеличением времени трансформации гуминовых кислот аллювиально захороненного листового опада по данным элементного анализа, ИК и ЯМР 13С – спектроскопии наблюдается увеличение доли ароматических структур в составе макромолекул гуминовых кислот.
3. Данные термогравиметрического анализа показывают, что все термограммы характеризуются наличием типичных, для всех препаратов, эндо- и экзотермоэффектов, это подтверждает присутствие одинакового набора структурных фрагментов в необеззоленных и обеззоленных препаратах гуминовых кислот.

4. Обработка препаратов гуминовых кислот галогеноводородными кислотами приводит к химическим структурным изменениям макромолекул гуминовых кислот, очевидно,
из-за изменения соотношения алифатических и ароматических структурных фрагментов.

5. Хромато-масс-спектрометрический анализ выявил наличие в составе макромолекул гуминовых кислот молекулярных осколков различного строения и классов: н-алканы; i-алканы; фенолы; группы альдегидов, кетонов, спиртов, жирных кислот, эфиров; би-, три-, и тетроароматические углеводороды; высокомолекулярные циклические терпеновые соединения.

6. Данные полученные по хромато-масс-спектрометрическому исследованию подтверждают вывод, сделанный по результатам термогравиметрического анализа, о наличии одинаковых структурных фрагментов в необеззоленных и обеззоленных препаратах гуминовых кислот. Было идентифицирован порядка 96 мономерных фрагментов, которые входят в состав макромолекул гуминовых кислот.

В ходе проведенной работы была создана интерактивная графическая 3 D модель макромолекулы гуминовых кислот аллювиально захороненного листового опада на основе данных современных физико-химических методов анализа. Были созданы интерактивные обзоры отдельных участков цепочки макромолекулы гуминовых кислот, создана интерактивная анимированная сцена сворачивания отдельных ароматических участков макромолекулы гуминовых кислот в ярусные структуры – книжные ассиметричные углеродные системы (BACS).

Интерактивная 3D модель трансформации молекулярной структуры препаратов гуминовых кислот аллювиально захороненного листового опада может использоваться для моделирования модификации и синтеза препаратов гуминовых кислот с заданными свойствами.

Работа подготовлена в рамках реализации ГК П-301 ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» на 2009 – 2013 годы.