Sadržaj
Čitav život na planeti sastoji se od četiri osnovne kemikalije; ugljikohidrati, lipidi, proteini i nukleinske kiseline. U srži sve ove četiri molekule sadrže ugljik i vodik i dio su grane znanosti koja se zove biokemija koja miješa biologiju i organsku kemiju. Iako četiri kategorije imaju neke sličnosti, uključivanje različitih skupina atoma, koje se nazivaju funkcionalne skupine, u potpunosti mijenja funkciju kemikalije. Iako mnoge od ovih funkcionalnih skupina nemaju utjecaja na pH, neke od ovih funkcionalnih skupina mogu mijenjati pH tekućine u organizmu. Održavanje pH vitalno je za dobro organizma i zato je važno znati na koji način te funkcionalne skupine međusobno djeluju.
Definicija kiselina i baza
Kiseline i baze su suprotni dijelovi klizne ljestvice poznate kao pH. PH-ljestvica mjeri količinu pozitivnih vodikovih iona od danas H + koji se nalaze u otopini u odnosu na količinu hidroksidnih iona, označenih OH-. Srednja vrijednost ljestvice je pH7, a pri pH7, količina H + iona i OH-iona je u potpunom ravnoteži. Ukupna pH-ljestvica kreće se od nula do četrnaest. Sve što dodaje H + ione u otopinu naziva se kiselinom i pH pomiče niže. Stoga se bilo koji pH od 0-6,9 smatra kiselim. Sve što donira OH- u otopinu ili veže H + ione smatra se bazom i podiže pH čime pH postaje 7,1 - 14 bazični. Što je udaljeniji pH od 7, tvar može biti štetna u bilo kojem smjeru. Stomačna kiselina je pH 2, što je izuzetno jaka kiselina, a lužina je izuzetno snažna baza.
Nekiselinske funkcionalne skupine
Većina funkcionalnih skupina malo utječe na kiselost molekule. Keton nema vodik koji bi mogao donirati otopini niti mjesta za prihvat vodika. Hidroksil, koji je jednostavno OH vezan na molekulu, mogao bi izgubiti vodik, čineći ga kiselim, ali tako normalno molekula ne djeluje. Aldehid ima gubitak vodika, ali povezan je s molekulom ugljika, a ugljik nikada ne voli ispustati svoje hidrogene. Konačno, sulfhidril, koji je pričvršćen za SH, češće voli pronaći druge sulfhidrila kako bi se vezao, za razliku od doniranja vodika u otopinu. Stoga nijedna od tih skupina obično nije povezana s razinom kiselosti.
karboksilnu
Karboksilnu funkcionalnu skupinu često nazivamo kiselinskom skupinom, jer je vrlo kisela. Kisik ima vrlo visoku elektronegativnost, što znači da voli čuvati elektrone. Sa OH na kraju karboksi-ja, dvostruko vezani kisik obično nudi pomoć pri sakupljanju elektrona i vezani vodik jednostavno pada u otopinu, snižavajući pH. Karboksilne skupine nalaze se u masnim kiselinama koje tvore masti, ulja i voskove u kombinaciji s drugim molekulama. Karboksili su također dio aminokiselina koje su građevni blokovi proteina.
Fosfat
Fosfatna skupina može donirati do dva vodika po molekuli što ga čini i vrlo kiselim. Kao što je prethodno rečeno, kisik ima visoku elektronegativnost, a jedan pogled na molekulu fosfata pokazuje da postoje četiri kisika koja okružuju molekulu fosfata. Ta četiri kisika pokušati će izvući elektrone koji se dijele s dvije OH veze, a dva vodika obično gube i padaju u otopinu kao H + ioni, snižavajući pH.
amino
Druga polovica aminokiselina su amino skupine. Dušik često djeluje kao akceptor vodika u biološkim sustavima. U svom normalnom stanju, amino grupa postoji kao dušik i dva vodika, kao što je prikazano ovdje, ali ona može prihvatiti još jedan vodik iz otopine zbog čega se pH sustava povećava, što ga čini osnovnijim. Budući da je okosnica svih aminokiselina karboksil, ugljik s različitom funkcionalnom skupinom i amino skupinom, obično se događa da karboksil donira svoj vodik u otopinu, ali amino grupa prihvaća vodik iz otopine čime ukupni pH ostaje isto.