Surhetsnivåer för funktionella grupper

Allt liv på planeten består av fyra grundläggande kemikalier; kolhydrater, lipider, proteiner och nukleinsyror. Kärnan innehåller alla dessa fyra molekyler kol och väte och är en del av en vetenskapsgren som kallas biokemi som blandar biologi och organisk kemi. Medan de fyra kategorierna har vissa likheter ändrar införandet av olika grupper av atomer, som kallas funktionella grupper, helt kemikaliens funktion. Medan många av dessa funktionella grupper inte har någon effekt på pH, kan vissa av dessa funktionella grupper flytta pH-värdet för vätskorna i en organism. Att upprätthålla ett pH är avgörande för organismernas välbefinnande, så det är viktigt att veta hur dessa funktionella grupper interagerar.

Syror och baser är motsatta delar av en glidskala som kallas pH. PH-skalan mäter mängden positiva vätejoner, hädanefter H +, som finns i en lösning i förhållande till mängden hydroxidjoner, märkt OH-. Mittpunkten för skalan är pH7 och vid pH7 är mängden H + -joner och OH-joner i fullständig balans. Den totala pH-skalan sträcker sig från noll till fjorton. Allt som adderar H + -joner till lösningen kallas en syra och det förskjuter pH-värdet lägre. Därför anses något pH från 0-6,9 vara surt. Allt som donerar OH- till lösning eller binder H + -jonerna betraktas som en bas och höjer pH och gör pH 7,1 - 14 basiskt. Ju längre förskjutningen från 7 pH är, desto mer skadligt kan ett ämne vara i båda riktningarna. Magsyra är pH 2, vilket är en extremt stark syra och lut är en extremt stark referensbas.

De flesta funktionella grupper har liten eller ingen effekt på molekylens surhet. Ketonen har inga väten att donera till lösning eller platser för att ta emot väte. Hydroxylen, som helt enkelt är en OH bunden till molekylen, kan tänkas tappa väte och göra den sur, men det är inte så molekylen normalt interagerar. En aldehyd har väte att förlora men den är ansluten till en kolmolekyl och kol vill aldrig släppa sina väten. Slutligen gillar sulfhydryl, som är en SH-fäst, oftare att hitta andra sulfhydryler att binda till i motsats till att ge väte till lösningen. Därför är ingen av dessa grupper vanligtvis associerade med att ha en surhetsnivå.

Den karboxylfunktionella gruppen kallas ofta en syragrupp eftersom den är mycket sur. Syre har en mycket hög elektronegativitet, vilket innebär att den gillar att samla elektroner. Den med OH på slutet av karboxin, det dubbelbundna syret erbjuder vanligtvis hjälp i hamstring av elektroner och väte som är fäst faller helt enkelt i lösning och sänker pH. Karboxylgrupper finns i fettsyror, som bildar fetter, oljor och vaxer när de kombineras med andra molekyler. Karboxyler är också en del av aminosyror som är byggstenarna för proteiner.

Fosfatgruppen kan donera upp till två väten per molekyl, vilket också gör den mycket sur. Som tidigare nämnts har syre en hög elektronegativitet och en titt på en fosfatmolekyl visar att det finns fyra oxygener som omger fosfatmolekylen. Dessa fyra oxygener kommer att försöka dra elektronerna som delas med de två OH-bindningarna och de två vätena tappar vanligtvis och faller ner i lösning som H + -joner och sänker pH.

Den andra halvan av aminosyrorna är aminogrupperna. Kväve fungerar ofta som väteacceptor i biologiska system. I sitt normala tillstånd finns aminogruppen som kväve och två väten, som visas här, men den kan acceptera ett annat väte från en lösning som får systemets pH att höjas, vilket gör det mer grundläggande. Eftersom ryggraden i alla aminosyror är en karboxyl, ett kol med en annan funktionell grupp och en aminogrupp, vad som vanligtvis händer är att karboxylen donerar sitt väte till lösning men aminogruppen accepterar ett väte från en lösning som gör att det totala pH-värdet förblir det samma.