Содержание
Вся жизнь на планете состоит из четырех основных химических веществ; углеводы, липиды, белки и нуклеиновые кислоты. По сути, все четыре из этих молекул содержат углерод и водород и являются частью отрасли науки под названием биохимия, которая смешивает биологию и органическую химию. Хотя четыре категории имеют некоторые сходства, включение различных групп атомов, называемых функциональными группами, полностью меняет функцию химического вещества. Хотя многие из этих функциональных групп не влияют на pH, некоторые из этих функциональных групп могут сдвигать pH жидкостей в организме. Поддержание pH жизненно важно для благополучия организмов, поэтому важно знать, как эти функциональные группы взаимодействуют.
Определение кислот и оснований
Кислоты и основания являются противоположными частями скользящей шкалы, известной как рН. Шкала pH измеряет количество положительных ионов водорода, далее H +, которые находятся в растворе, по отношению к количеству гидроксид-ионов, обозначенных как OH-. Средняя точка шкалы равна pH7, а при pH 7 количество ионов H + и OH- полностью сбалансировано. Общая шкала рН колеблется от нуля до четырнадцати. Все, что добавляет ионы H + в раствор, называется кислотой, и это понижает pH. Поэтому любой рН от 0 до 6,9 считается кислотным. Все, что отдает ОН- раствору или связывает ионы Н +, считается основанием и повышает рН, делая рН 7,1-14 основным. Чем дальше сдвиг от 7 до рН, тем больше вредное вещество может быть в любом направлении. Желудочная кислота имеет pH 2, которая является чрезвычайно сильной кислотой, а щелочь - чрезвычайно сильной основой для справки.
Некислотные функциональные группы
Большинство функциональных групп практически не влияют на кислотность молекулы. Кетон не имеет водородов, чтобы пожертвовать в раствор или места для принятия водорода. Гидроксил, который представляет собой просто ОН, присоединенный к молекуле, мог предположительно потерять свой водород, делая его кислотным, но это не то, как молекула обычно взаимодействует. У альдегида есть водород, который он теряет, но он связан с молекулой углерода, а углерод никогда не любит сбрасывать свои водороды. Наконец, сульфгидрил, который присоединен к SH, чаще любит находить другие сульфгидрилы для связи, а не для подачи водорода в раствор. Поэтому ни одна из этих групп обычно не связана с наличием уровня кислотности.
карбоксил
Карбоксильную функциональную группу часто называют кислотной группой, потому что она очень кислая. Кислород обладает очень высокой электроотрицательностью, что означает, что он любит копить электроны. Когда ОН находится на конце карбокси-группы, кислород с двойной связью обычно помогает накопить электроны, а присоединенный водород просто падает в раствор, снижая рН. Карбоксильные группы обнаружены в жирных кислотах, которые образуют жиры, масла и воски в сочетании с другими молекулами. Карбоксилы также являются частью аминокислот, которые являются строительными блоками белков.
Фосфат
Фосфатная группа может отдавать до двух атомов водорода на молекулу, что также делает ее очень кислой. Как указывалось ранее, кислород обладает высокой электроотрицательностью, и один взгляд на молекулу фосфата показывает, что вокруг молекулы фосфата находятся четыре атома кислорода. Эти четыре атома кислорода попытаются вытянуть электроны, которые делятся с двумя ОН-связями, и эти два атома водорода обычно теряют и падают в раствор в виде ионов Н +, понижая рН.
Амино
Другая половина аминокислот - это аминогруппы. Азот часто функционирует как акцептор водорода в биологических системах. В своем нормальном состоянии аминогруппа существует в виде азота и двух атомов водорода, как показано здесь, но она может принимать другой водород из раствора, что вызывает повышение рН системы, что делает ее более основной. Поскольку основной цепью всех аминокислот является карбоксил, углерод с другой функциональной группой и аминогруппа, обычно происходит то, что карбоксил отдает свой водород в раствор, но аминогруппа принимает водород из раствора, в результате чего общий рН остается. тот же самый.