腐植酸
[CAS 1415-93-6]

基本信息

• 产品分类: 有机原料 >> 羧酸类化合物及衍生物 >> 环羧酸
• 产品名称: 腐植酸
• 英文名: Humic acid
• CAS 登录号: 1415-93-6
• EC 号码: 215-809-6

物理化学性质

• 密度: 1.7±0.1 g/cm³ 计算值^*
• 沸点: 519.8±50.0 °C 760 mmHg (计算值)^*
• 闪点: 231.3±18.6 °C (计算值)^*
• 折射率: 1.63 (计算值)^*

^* 使用计算机软件 Advanced Chemistry Development (ACD/Labs) Software.

安全数据

• 危险品标志: GHS07 警告
• 危害标签: H315-H319-H335
• 防护标签: P261-P264-P264+P265-P271-P280-P302+P352-P304+P340-P305+P351+P338-P319-P321-P332+P317-P337+P317-P362+P364-P403+P233-P405-P501

危害分类

危害	分类	类别码	危害标签
眼刺激	Eye Irrit.	2	H319
特定目标器官毒性—单次接触	STOT SE	3	H335
皮肤刺激	Skin Irrit.	2	H315

chemBlink 化学品故事

腐殖酸（CAS 1415-93-6）并不是一种具有唯一分子结构和固定分子式的纯化合物，而是天然有机质在长期分解和转化过程中形成的一类复杂物质。它广泛存在于土壤、沉积物、泥炭以及其他富含有机质的天然材料中。肥沃土壤和富含有机质水体常见的深褐色甚至近黑色，就有相当一部分来自这类物质。

腐殖酸这个名称最初并不是通过发现某一种特定分子建立起来的，而是来自一种经典的化学分离方法。研究人员用碱性溶液处理土壤或其他含腐殖质材料，其中一部分有机质会进入溶液。随后把提取液调到很强的酸性，一部分原来溶解的深色物质会重新沉淀下来，这个在碱性条件下能够溶解、酸化以后又沉淀的部分，被称为腐殖酸。无论酸性还是碱性条件下都保持溶解的部分，传统上称为富里酸；在碱性提取过程中仍然不能溶解的部分则称为胡敏素。

这个定义揭示了腐殖酸非常特别的一点：它首先是按照“怎样被分离出来”定义的，而不是按照“具有哪一个分子结构”定义的。

因此，腐殖酸与氯化钠、葡萄糖或咖啡因这样的化合物有本质区别。一瓶高纯度氯化钠中的主要物质具有确定的 NaCl 组成，而从不同土壤、泥炭、褐煤或者其他天然原料中提取出来的腐殖酸，其具体分子组成可能存在很大差异。只要它们符合相应的提取和酸沉淀特征，都可以被称为腐殖酸，却并不意味着其中包含完全相同的一组分子。

腐殖物质中含有许多不同类型的碳骨架和含氧官能团，其中羧基和酚羟基尤其重要。这些基团会随着酸碱度改变而发生质子化或去质子化，也能够与多种金属离子发生相互作用。体系中还可以存在芳香结构、脂肪族结构、含氮成分、糖类、肽类、脂质以及由木质素和其他生物物质分解转化产生的众多有机成分。如此复杂的组成显然无法用一张唯一的结构式完整表示。

在二十世纪相当长的一段时间里，科学家常把腐殖物质设想成由天然有机物经过特殊“腐殖化”过程形成的巨大而不规则的高分子。过去的一些教科书甚至会画出非常复杂的“腐殖酸结构”，看起来仿佛研究人员正在逐渐确定一个巨大分子的真正结构。随着现代分析技术的发展，这种传统图景受到了越来越多的重新审视。

一种具有重要影响的现代观点认为，传统上称为腐殖物质的材料中，相当一部分可能由许多相对较小而结构不同的有机分子组成。这些分子通过疏水作用、氢键、金属离子桥联以及其他非共价作用结合成较大的集合体。因此，实验中观察到的巨大表观尺寸，并不一定意味着存在一个由共价键连接起来的超大分子。

还有研究进一步指出，土壤有机质可能更适合被理解成一个连续而动态的复杂体系，而不是由几种界限清楚、天生特别稳定的“腐殖大分子”组成。某一种有机物能够在土壤中保存多久，不仅取决于自身分子结构，还受到矿物表面、微生物、土壤团聚体以及周围物理化学环境的影响。

这种认识上的变化并不意味着腐殖酸“不存在”。它真正说明的是，腐殖酸这个名称代表一种可以通过规定方法获得并具有可测量性质的复杂天然有机组分，而不是一个单独的分子。对于许多天然来源材料来说，来源、分离方法和整体性质本来就可能比一张唯一的分子结构图更适合描述它们。

腐殖酸在环境中的重要性，很大程度上来自它能够与各种离子和有机物发生相互作用。羧基和酚羟基等基团可以结合金属离子，一些相对疏水的区域又能够与某些有机化合物发生作用。因此，腐殖物质可以影响土壤和水体中营养元素、微量金属以及污染物的迁移和有效性，而这些作用又会随着酸碱度、盐浓度、矿物表面和具体化学物质的不同而变化。

富含腐殖物质的天然有机质还参与土壤团聚、水分保持、酸碱缓冲、养分循环和阳离子交换等过程。不过，把土壤有机质的所有有益作用都简单归结为一种叫“腐殖酸”的单独物质并不准确。真正的土壤有机质是一个不断变化的体系，其中同时存在植物残体、微生物产物、活体生物、矿物表面以及处于各种分解和转化阶段的有机物。

商品腐殖酸常以褐煤、风化褐煤、泥炭以及其他富含天然有机质的地质材料为原料。通过碱性提取可以得到可溶性的腐殖酸盐，再经过酸化使腐殖酸组分沉淀。含腐殖物质的产品被用于农业、土壤处理、肥料、水处理以及一些工业过程。由于原料来源和生产工艺并不完全相同，即使都标为腐殖酸，不同商品的实际组成和性能也可能存在明显差异。

正因为如此，腐殖酸的表征不能只依靠一个分子式。研究人员会利用元素分析、红外光谱、核磁共振、质谱、不同尺寸组分的分离以及酸性基团测定等多种方法描述腐殖材料。这些技术能够告诉我们其中有哪些官能团和分子成分，却通常不会最终得到一张唯一正确的“腐殖酸分子结构图”，因为自然界本来就不存在这样一个统一的单一分子。

CAS 1415-93-6 因此还说明了化学数据库中一个容易被忽视的问题：有 CAS 登记号，并不等于一定存在一个能够画出唯一结构式的纯分子。天然混合物、高分子材料、石油馏分以及其他复杂物质同样可以拥有用于识别和管理的 CAS 登记号。

腐殖酸尤其能够说明这种区别，因为它的身份来自经典的湿化学分离。把天然有机质放入碱液，让其中一部分溶解；再把溶液酸化，把重新出现的深色沉淀收集起来。几代科学家曾试图回答这个沉淀究竟代表一个怎样的巨大分子，而现代研究给出的答案越来越复杂：这种材料是真实的，它的性质可以测量，在土壤和环境中也非常重要，但大自然并没有按照一张固定的结构图制造一个统一的“腐殖酸分子”。

腐殖酸的故事因此也是化学分类不断发展的一个例子。有时候，人们首先根据一种天然材料“怎样表现、怎样被分离”给它一个名字；直到很久以后才逐渐认识到，这个名字下面隐藏的不是一个分子，而是一个庞大的分子群体。

References

1. Stevenson, F. J. (1994). Humus Chemistry: Genesis, Composition, Reactions. 2nd ed., Wiley.

2. Piccolo, A. (2001). "The supramolecular structure of humic substances." Soil Science, 166, 810-832.

3. Sutton, R.; Sposito, G. (2005). "Molecular structure in soil humic substances: The new view." Environmental Science & Technology, 39, 9009-9015.

4. Lehmann, J.; Kleber, M. (2015). "The contentious nature of soil organic matter." Nature, 528, 60-68.

5. International Humic Substances Society. 腐殖物质的定义、分类和标准分离方法。

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