Niveles de acidez de grupos funcionales

Toda la vida en el planeta está compuesta por cuatro químicos básicos; carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. En el núcleo, estas cuatro moléculas contienen carbono e hidrógeno y son parte de una rama de la ciencia llamada bioquímica que mezcla biología y química orgánica. Si bien las cuatro categorías tienen algunas similitudes, la inclusión de diferentes grupos de átomos, llamados grupos funcionales, cambia por completo la función de la sustancia química. Si bien muchos de estos grupos funcionales no tienen ningún efecto sobre el pH, algunos de estos grupos funcionales pueden cambiar el pH de los fluidos en un organismo. Mantener un pH es vital para el bienestar de un organismo, por lo que es importante saber cómo interactúan estos grupos funcionales.

Los ácidos y las bases son partes opuestas de una escala móvil conocida como pH. La escala de pH mide la cantidad de iones de hidrógeno positivos, en adelante H +, que están en una solución en relación con la cantidad de iones de hidróxido, etiquetados como OH-. El punto medio de la escala es pH 7 ya pH 7, la cantidad de iones H + y de iones OH- están en completo equilibrio. La escala de pH general varía de cero a catorce. Cualquier cosa que agregue iones H + a la solución se llama ácido y baja el pH. Por lo tanto, cualquier pH de 0 a 6,9 se considera ácido. Todo lo que dona OH- a la solución o se une a los iones H + se considera una base y eleva el pH, lo que hace que el pH sea básico de 7,1 a 14. Cuanto más se aleja el cambio de pH de 7, más dañina puede ser una sustancia en cualquier dirección. El ácido del estómago tiene pH 2, que es un ácido extremadamente fuerte y la lejía es una base extremadamente fuerte como referencia.

La mayoría de los grupos funcionales tienen poco o ningún efecto sobre la acidez de la molécula. La cetona no tiene hidrógenos para donar a la solución o lugares para aceptar hidrógeno. El hidroxilo, que es simplemente un OH unido a la molécula, posiblemente podría perder su hidrógeno, haciéndolo ácido, pero no es así como la molécula normalmente interactúa. Un aldehído tiene hidrógeno que perder, pero está conectado a una molécula de carbono y al carbono nunca le gusta dejar caer sus hidrógenos. Por último, al sulfhidrilo, que es un SH unido, más a menudo le gusta encontrar otros sulfhidrilos con los que unirse en lugar de donar hidrógeno a la solución. Por lo tanto, ninguno de estos grupos suele estar asociado con tener un nivel de acidez.

El grupo funcional carboxilo a menudo se denomina grupo ácido porque es muy ácido. El oxígeno tiene una electronegatividad muy alta, lo que significa que le gusta acumular electrones. Con el OH en el extremo del carboxi, el oxígeno de doble enlace generalmente ofrece asistencia en acaparar los electrones y el hidrógeno que se adjunta simplemente se cae en la solución, reduciendo la pH. Los grupos carboxilo se encuentran en los ácidos grasos, que forman grasas, aceites y ceras cuando se combinan con otras moléculas. Los carboxilos también forman parte de los aminoácidos que son los componentes básicos de las proteínas.

El grupo fosfato puede donar hasta dos hidrógenos por molécula, lo que también lo hace muy ácido. Como se indicó anteriormente, el oxígeno tiene una alta electronegatividad y una mirada a una molécula de fosfato muestra que hay cuatro oxígenos que rodean la molécula de fosfato. Esos cuatro oxígenos intentarán tirar de los electrones que se comparten con los dos enlaces OH y los dos hidrógenos generalmente se pierden y caen en solución como iones H +, lo que reduce el pH.

La otra mitad de los aminoácidos son los grupos amino. El nitrógeno a menudo funciona como aceptor de hidrógeno en sistemas biológicos. En su estado normal, el grupo amino existe como nitrógeno y dos hidrógenos, como se muestra aquí, pero puede aceptar otro hidrógeno de la solución que hace que el pH del sistema se eleve, haciéndolo más básico. Dado que la columna vertebral de todos los aminoácidos es un carboxilo, un carbono con un grupo funcional diferente y un grupo amino, lo que suele suceder es que el carboxilo dona su hidrógeno a la solución, pero el grupo amino acepta un hidrógeno de la solución, lo que hace que el pH general permanezca igual mismo.