Säuregehalte der funktionellen Gruppen

Alles Leben auf dem Planeten besteht aus vier Grundchemikalien; Kohlenhydrate, Lipide, Proteine ​​und Nukleinsäuren. Im Kern enthalten alle vier dieser Moleküle Kohlenstoff und Wasserstoff und sind Teil eines Wissenschaftszweigs namens Biochemie, der Biologie und organische Chemie vermischt. Während die vier Kategorien einige Ähnlichkeiten aufweisen, ändert die Aufnahme verschiedener Atomgruppen, die als funktionelle Gruppen bezeichnet werden, die Funktion der Chemikalie vollständig. Während viele dieser funktionellen Gruppen keinen Einfluss auf den pH-Wert haben, können einige dieser funktionellen Gruppen den pH-Wert der Flüssigkeiten in einem Organismus verschieben. Die Aufrechterhaltung eines pH-Wertes ist für das Wohlbefinden eines Organismus von entscheidender Bedeutung, daher ist es wichtig zu wissen, wie diese funktionellen Gruppen interagieren.

Säuren und Basen sind gegensätzliche Teile einer gleitenden Skala, die als pH bekannt ist. Die pH-Skala misst die Menge an positiven Wasserstoffionen, im Folgenden H+, die sich in einer Lösung befinden, im Verhältnis zur Menge an Hydroxidionen, bezeichnet als OH-. Der Mittelpunkt der Skala liegt bei pH7 und bei pH7 ist die Menge an H+-Ionen und OH--Ionen vollständig ausgeglichen. Die gesamte pH-Skala reicht von null bis vierzehn. Alles, was der Lösung H+-Ionen hinzufügt, wird als Säure bezeichnet und verschiebt den pH-Wert nach unten. Daher gilt jeder pH-Wert von 0-6,9 als sauer. Alles, was OH- an die Lösung abgibt oder die H+-Ionen bindet, wird als Base betrachtet und erhöht den pH-Wert, wodurch pH 7,1 - 14 basisch wird. Je weiter der pH-Wert von 7 entfernt ist, desto schädlicher kann eine Substanz in beide Richtungen sein. Magensäure hat einen pH-Wert von 2, was eine extrem starke Säure ist, und Lauge ist eine extrem starke Base als Referenz.

Die meisten funktionellen Gruppen haben wenig bis gar keinen Einfluss auf die Acidität des Moleküls. Das Keton hat keine Wasserstoffe, die an die Lösung abgegeben werden können, oder Stellen, an denen Wasserstoff aufgenommen werden kann. Das Hydroxyl, das einfach ein an das Molekül gebundenes OH ist, könnte möglicherweise seinen Wasserstoff verlieren und es sauer machen, aber so interagiert das Molekül normalerweise nicht. Ein Aldehyd hat einen Wasserstoff zu verlieren, aber er ist mit einem Kohlenstoffmolekül verbunden und Kohlenstoff gibt seinen Wasserstoff nie gerne ab. Schließlich sucht das Sulfhydryl, bei dem es sich um ein SH handelt, häufiger andere Sulfhydryle, mit denen es sich binden kann, anstatt Wasserstoff an die Lösung abzugeben. Daher wird keine dieser Gruppen normalerweise mit einem Säuregehalt in Verbindung gebracht.

Die funktionelle Carboxylgruppe wird oft als Säuregruppe bezeichnet, da sie sehr sauer ist. Sauerstoff hat eine sehr hohe Elektronegativität, was bedeutet, dass er gerne Elektronen hortet. Der mit dem OH am Ende des Carboxys, der doppelt gebundene Sauerstoff bietet normalerweise Hilfestellung in das Horten der Elektronen und der angehängte Wasserstoff fällt einfach in Lösung, wodurch die pH-Wert. Carboxylgruppen finden sich in Fettsäuren, die in Kombination mit anderen Molekülen Fette, Öle und Wachse bilden. Carboxyle sind auch Teil von Aminosäuren, die die Bausteine ​​​​von Proteinen sind.

Die Phosphatgruppe kann bis zu zwei Wasserstoffe pro Molekül abgeben, was sie auch sehr sauer macht. Wie bereits erwähnt, hat Sauerstoff eine hohe Elektronegativität und ein Blick auf ein Phosphatmolekül zeigt, dass das Phosphatmolekül von vier Sauerstoffatomen umgeben ist. Diese vier Sauerstoffe werden versuchen, die Elektronen zu ziehen, die mit den beiden OH-Bindungen geteilt werden, und die beiden Wasserstoffe verlieren normalerweise und fallen als H + -Ionen in Lösung, wodurch der pH-Wert gesenkt wird.

Die andere Hälfte der Aminosäuren sind die Aminogruppen. Stickstoff fungiert in biologischen Systemen oft als Wasserstoffakzeptor. Im Normalzustand existiert die Aminogruppe als Stickstoff und zwei Wasserstoffatome, wie hier gezeigt, aber sie kann nehmen einen anderen Wasserstoff aus der Lösung auf, wodurch der pH-Wert des Systems ansteigt, wodurch es basischer wird. Da das Rückgrat aller Aminosäuren ein Carboxyl ist, ein Kohlenstoff mit einer anderen funktionellen Gruppe und eine Aminogruppe, was normalerweise passiert ist, dass das Carboxyl seinen Wasserstoff an die Lösung abgibt, die Aminogruppe jedoch einen Wasserstoff aus der Lösung akzeptiert, wodurch der Gesamt-pH unverändert bleibt gleich.