Los niveles de acidez en los grupos funcionales

Escrito por matthew williams | Traducido por cesar daniel gonzález ménez
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Los niveles de acidez en los grupos funcionales
(nicotine image by AGphotographer from Fotolia.com)

Toda la vida del planeta está hecha de cuatro químicos básicos: carbohidratos, lípidos, proteínas y ácidos nucleicos. En el núcleo, todas estas cuatro moléculas contienen carbón e hidrógeno y son parte de una rama de la ciencia que se llama bioquímica, la cual mezcla la biología y la química orgánica. Aunque las cuatro categorías contienen algunas similitudes, la inclusión de diferentes grupos de átomos, llamados grupos funcionales, cambian completamente la función de la química. Mientras muchos de estos grupos funcionales no tienen ningún efecto en el pH, algunos de ellos pueden cambiar el pH de los fluidos en un organismo. Mantener el pH es vital para el bienestar de un organismo, por lo que es importante saber cómo interactúan estos grupos funcionales.

Definición de ácidos y bases

Los ácidos y las bases son partes opuestas de una escala móvil conocida como pH. La escala de pH mide la cantidad de iones de hidrógeno positivos, a partir de ahora H+, que se encuentran en una solución con relación a la cantidad de iones de hidróxido, denominados OH-. El punto medio de la escala es pH7 y en este punto, la cantidad de iones H+ y de iones OH- está completamente en equilibrio. La escala de pH completa va de 0 a 14. Cualquier cosa que le agregue iones H+ a la solución se denomina ácido y éste hace el pH más bajo. Por tanto, cualquier pH de 0-6.9 se considera ácido. Cualquier cosa que le da OH- a la solución o que se une a los iones H+ se considera una base y eleva el pH haciendo básico el pH de 7.1-14. Entre más lejos del 7 esté el pH, la sustancia puede ser más peligrosa en cualquier dirección. El ácido estomacal tienen un pH2, el cual es extremadamente ácido y la lejía es una base extremadamente fuerte para tener como referencia.

Grupos funcionales no ácidos

La mayoría de los grupos funcionales no tienen efecto en la acidez de la molécula. La cetona no tiene hidrógenos para darle a la solución o lugar para aceptar hidrógeno. El hidroxilo, el cual es simplemente un OH atado a la molécula, posiblemente podría perder su hidrógeno, haciéndolo ácido, pero esa no es la manera en la que la molécula interactúa normalmente. Un aldehído tiene un hidrógeno para perder, pero está conectado a una molécula de carbono que nunca deja libres sus hidrógenos. Por último, al sulfhidrilo, el cual es un SH atado, con más frecuencia encuentra otros sulfhidrilos para enlazarse, con oposición a la donación de hidrógeno de la solución. Por tanto, ninguno de estos grupos se asocia usualmente con tener un nivel de acidez.

Carboxilo

El grupo funcional carboxilo a veces se refiere a un grupo ácido porque así es. El oxígeno tiene una electronegatividad muy alta, lo cual significa que reserva electrones. El H con el OH al final del carboxilo y el doble enlace del oxígeno usualmente ofrece ayuda en la reserva de electrones e hidrógeno que se sujetan a la liberación en la solución, disminuyendo el OH. Los grupos carboxilo se encuentran en los ácidos grasos, los cuales forman grasas, aceites y ceras cuando se combinan con otras moléculas. Los carboxilos también son parte de los aminoácidos, los cuales son los bloques de construcción de las proteínas.

Fosfato

El grupo fosfato puede donar dos hidrógenos por molécula, haciéndolo también muy ácido. Como se estipuló anteriormente, el oxígeno tienen una alta electronegatividad y una vista a la molécula del fosfato muestra que hay cuatro oxígenos alrededor de ésta. Esos cuatro oxígenos van a tratar de atraer electrones que se comparten con los dos enlaces de OH, y los dos hidrógenos por lo general se pierden y liberan en una solución como iones H+, disminuyendo el pH.

Amino

La otra mitad de aminoácidos son los grupos amino. El nitrógeno a veces funciona como un receptor de hidrógeno en los sistemas biológicos. En su estado normal, el grupo amino existe como un nitrógeno y dos hidrógenos, como se muestra aquí, pero puede aceptar otro hidrógeno de la solución que provoque el aumento de pH en el sistema, haciéndolo más básico. Debido a que la estructura de todos los aminoácidos es un carboxilo, un carbón con diferente grupo funcional y un grupo amino, lo que usualmente sucede es que el carboxilo le da su hidrógeno a la solución, pero el grupo amino acepta un hidrógeno de la solución haciendo que todo el pH se conserve igual.

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