官能基の酸性度レベル

地球上のすべての生命は、4つの基本的な化学物質で構成されています。 炭水化物、脂質、タンパク質、および核酸。 核となるのは、これら4つの分子すべてに炭素と水素が含まれており、生物学と有機化学を組み合わせた生化学と呼ばれる科学の分野の一部です。 4つのカテゴリにはいくつかの類似点がありますが、官能基と呼ばれる異なる原子グループを含めると、化学物質の機能が完全に変わります。 これらの官能基の多くはpHに影響を与えませんが、これらの官能基のいくつかは、生体内の液体のpHをシフトさせる可能性があります。 pHを維持することは、生物の健康にとって不可欠であるため、これらの官能基がどのように相互作用するかを知ることが重要です。

酸と塩基は、pHとして知られるスライディングスケールの反対の部分です。 pHスケールは、OH-とラベル付けされた水酸化物イオンの量に関連して、溶液中に存在する正の水素イオン（以降H +）の量を測定します。 スケールの中点はpH7で、pH7ではH +イオンとOH-イオンの量が完全にバランスしています。 全体的なpHスケールは0から14の範囲です。 溶液にH +イオンを加えるものはすべて酸と呼ばれ、pHを低くします。 したがって、0〜6.9のpHは酸性と見なされます。 OH-を溶液に供与したり、H +イオンに結合したりするものはすべて塩基と見なされ、pHを上げてpH7.1〜14を塩基性にします。 pHが7から離れるほど、物質がどちらの方向にも損傷を与える可能性があります。 胃酸はpH2で、これは非常に強い酸であり、灰汁は参考のために非常に強い塩基です。

ほとんどの官能基は、分子の酸性度にほとんどまたはまったく影響を与えません。 ケトンには、溶液や水素を受け入れる場所に寄付する水素がありません。 単に分子に結合したOHであるヒドロキシルは、おそらく水素を失って酸性にする可能性がありますが、それは分子が通常相互作用する方法ではありません。 アルデヒドには失う水素がありますが、それは炭素分子に接続されており、炭素は水素を落とすのが好きではありません。 最後に、SHが結合しているスルフヒドリルは、溶液に水素を供与するのではなく、結合する他のスルフヒドリルを見つけることを好むことがよくあります。 したがって、これらのグループのいずれも、通常、酸性度レベルを持つことに関連付けられていません。

カルボキシル官能基は非常に酸性であるため、しばしば酸基と呼ばれます。 酸素は電気陰性度が非常に高いため、電子を蓄えるのが好きです。 カルボキシの末端にOHがある場合、二重結合した酸素は通常、 付着している電子と水素を蓄えることは、単に溶液に落ちて、 pH。 カルボキシル基は脂肪酸に含まれており、他の分子と結合すると脂肪、油、ワックスを形成します。 カルボキシルは、タンパク質の構成要素であるアミノ酸の一部でもあります。

リン酸基は、分子あたり最大2つの水素を供与できるため、非常に酸性になります。 前に述べたように、酸素は電気陰性度が高く、リン酸分子を一目見ると、リン酸分子の周囲に4つの酸素があることがわかります。 これらの4つの酸素は、2つのOH結合と共有されている電子を引き寄せようとします。通常、2つの水素は失われ、H +イオンとして溶液に落下し、pHを低下させます。

アミノ酸の残りの半分はアミノ基です。 窒素は、生体系の水素受容体として機能することがよくあります。 ここに示すように、通常の状態では、アミノ基は窒素と2つの水素として存在しますが、 溶液から別の水素を受け入れると、システムのpHが上昇し、より塩基性になります。 すべてのアミノ酸の骨格は、カルボキシル基、異なる官能基を持つ炭素、およびアミノ基であるため、通常は何が起こりますか カルボキシル基はその水素を溶液に供与しますが、アミノ基は溶液から水素を受け取り、全体のpHを維持します。 同じ。