Nivelurile de aciditate ale grupurilor funcționale

Toată viața de pe planetă este formată din patru substanțe chimice de bază; carbohidrați, lipide, proteine ​​și acizi nucleici. La bază, toate aceste patru molecule conțin carbon și hidrogen și fac parte dintr-o ramură a științei numită biochimie care amestecă biologia și chimia organică. În timp ce cele patru categorii prezintă unele asemănări, includerea diferitelor grupe de atomi, numite grupe funcționale, modifică complet funcția substanței chimice. În timp ce multe dintre aceste grupuri funcționale nu au efect asupra pH-ului, unele dintre aceste grupuri funcționale pot schimba pH-ul fluidelor dintr-un organism. Menținerea unui pH este vitală pentru bunăstarea organismelor, deci este important să știm cum interacționează aceste grupuri funcționale.

Acizii și bazele sunt părți opuse ale unei scări glisante cunoscută sub numele de pH. Scara pH măsoară cantitatea de ioni hidrogen pozitivi, de acum înainte H +, care se află într-o soluție în raport cu cantitatea de ioni hidroxid, etichetați OH-. Punctul mijlociu al scalei este pH7 și la pH7, cantitatea de ioni H + și ioni OH sunt în echilibru complet. Scara generală a pH-ului variază de la zero la paisprezece. Orice lucru care adaugă ioni H + la soluție se numește acid și schimbă pH-ul mai mic. Prin urmare, orice pH între 0-6,9 este considerat acid. Orice lucru care donează OH- la soluție sau leagă ionii H + este considerat o bază și crește pH-ul făcând pH 7,1 - 14 bazic. Cu cât trecerea de la 7 la pH este mai mare, cu atât o substanță poate fi mai dăunătoare în ambele direcții. Acidul stomacului are pH 2, care este un acid extrem de puternic, iar leșia este o bază extrem de puternică pentru referință.

Majoritatea grupurilor funcționale au un efect puțin sau deloc asupra acidității moleculei. Cetona nu are hidrogeni de donat la soluție sau locuri de acceptare a hidrogenului. Hidroxilul, care este pur și simplu un OH atașat la moleculă, ar putea pierde hidrogenul, devenind acid, dar nu astfel interacționează în mod normal molecula. O aldehidă are de pierdut un hidrogen, dar este conectată la o moleculă de carbon, iar carbonului nu îi place niciodată să-și scape hidrogenii. În cele din urmă, sulfhidrilului, care este atașat la SH, îi place mai des să găsească alți sulfhidrili cu care să se lege, spre deosebire de donarea hidrogenului la soluție. Prin urmare, niciuna dintre aceste grupuri nu este de obicei asociată cu un nivel de aciditate.

Gruparea funcțională carboxil este adesea denumită o grupare acidă, deoarece este foarte acidă. Oxigenul are o electronegativitate foarte mare, ceea ce înseamnă că îi place să acumuleze electroni. Cu OH la capătul carboxi, oxigenul dublu legat oferă de obicei asistență acumularea electronilor și a hidrogenului care este atașat cade pur și simplu în soluție, coborând pH. Grupările carboxil se găsesc în acizii grași, care formează grăsimi, uleiuri și ceruri atunci când sunt combinate cu alte molecule. Carboxilii fac parte, de asemenea, din aminoacizi, care sunt elementele de bază ale proteinelor.

Grupul fosfat poate dona până la doi hidrogeni pe moleculă, făcându-l și foarte acid. După cum sa menționat anterior, oxigenul are o electronegativitate ridicată și o privire asupra unei molecule de fosfat arată că există patru oxigeni care înconjoară molecula de fosfat. Acești patru oxigeni vor încerca să tragă electronii care sunt împărțiți cu cele două legături OH și cei doi hidrogeni pierd de obicei și cad în soluție ca ioni H +, scăzând pH-ul.

Cealaltă jumătate a aminoacizilor sunt grupările amino. Azotul funcționează adesea ca acceptor de hidrogen în sistemele biologice. În starea sa normală, grupa amino există ca azot și doi hidrogeni, așa cum se arată aici, dar poate acceptați un alt hidrogen din soluție care determină creșterea pH-ului sistemului, făcându-l mai bazic. Deoarece coloana vertebrală a tuturor aminoacizilor este un carboxil, un carbon cu o altă grupă funcțională și o grupă amino, ceea ce se întâmplă de obicei este că carboxilul își donează hidrogenul în soluție, dar grupul amino acceptă un hidrogen din soluție, ceea ce face ca pH-ul total să rămână la fel.