Informasi

PKa_Mary_Caidon - Biologi

PKa_Mary_Caidon - Biologi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

PKa

pKA didefinisikan sebagai log negatif10 dari konstanta disosiasi asam, K .-nyaA.

pKA = -log10[KA]

pKA adalah ukuran kuantitatif seberapa mudah suatu asam melepaskan proton ke dalam larutan dan dengan demikian merupakan ukuran "kekuatan" asam. Asam kuat memiliki pKa yang kecilA, asam lemah memiliki pKa yang lebih besarA.

Seperti dicatat, gugus fungsi asam karboksilat R-COOH ditemukan di banyak biomolekul. Gugus fungsi ini memiliki pKaA antara 2-4 dalam larutan berair dan dianggap sebagai lemah AC id. Pada banyak nilai pH yang relevan secara biologis, asam karboksilat hanya terdisosiasi sebagian menjadi H+ kation dan R-COO- anion. Dalam populasi molekul yang mengandung gugus fungsi asam karboksilat, tidak jarang - pada nilai pH yang relevan secara biologis - untuk secara bersamaan menemukan molekul baik dalam keadaan terprotonasi (R-COOH) dan terdeprotonasi (R-COO).-) formulir. Sebaliknya, HCl (hidrogen klorida), kuat asam, memiliki pKa << 0. Ini berarti akan terdisosiasi sepenuhnya menjadi H+ dan Cl- pada semua nilai pH yang relevan secara biologis. HCl adalah asam kuat dan hampir tidak pernah ditemukan dalam bentuk terprotonasi.

Salah satu cara utama kami menggambarkan perbedaan antara asam atau basa kuat dan asam atau basa lemah dalam persamaan kimia adalah penggunaan panah tunggal (asam/basa kuat) versus panah ganda (asam/basa lemah). Disosiasi penuh proton (s) dari asam kuat pada kesetimbangan berarti bahwa kemungkinan proton kembali ke molekul mereka dipisahkan dari sangat kecil. Reaksi berjalan sebagian besar satu arah, maka panah tunggal. Pada asam lemah, kemungkinan terjadinya reaksi maju lebih mirip dengan kemungkinan terjadinya reaksi balik. Konsekuensi dari ini adalah sebagian disosiasi pada kesetimbangan, maka panah ganda dalam persamaan kimia.

Gambar 1. Contoh asam kuat, asam lemah, basa kuat, dan basa lemah dalam keadaan terprotonasi dan terdeprotonasi yang relevan secara biologis. Nilai pKa mereka ditampilkan di sebelah kiri. Atribusi: Marc T. Facciotti.

Dalam Biologi Umum kami meminta Anda untuk menghubungkan pH dan pKa satu sama lain ketika membahas keadaan protonasi asam lemah atau basa lemah, misalnya, asam amino. Bagaimana kita dapat menggunakan informasi yang diberikan dalam modul ini untuk menjawab pertanyaan: Akankah gugus fungsi pada asam amino glutamat akan terprotonasi atau terdeprotonasi pada pH 2, pada pH 8, atau pada pH 11?

Untuk menjawab pertanyaan semacam ini, kita perlu membuat hubungan antara pH dan pKa. Hubungan antara pKa dan pH secara matematis diwakili oleh persamaan Henderson-Hasselbach yang ditunjukkan di bawah ini, di mana [A-] mewakili bentuk asam yang terdeprotonasi dan [HA] mewakili bentuk asam yang terprotonasi.

Gambar 2. Persamaan Henderson-Hasselbach

Persamaan ini memiliki tiga "bagian" inti:

1. pH-nya;
2. pKA; dan
3. log10[A-]/[HA].

Bagian 1 memberitahu Anda tentang konsentrasi proton. Bagian 2 memberi tahu Anda tentang sifat asam - seberapa besar kemungkinannya untuk "menyerahkan" protonnya ke larutan. Bagian 3 memberi tahu Anda tentang berapa banyak asam dalam bentuk terdeprotonasinya [A-] dan dalam bentuk terprotonasinya [HA]. Dalam sebagian besar kondisi eksperimental, kami biasanya mengasumsikan bahwa pKA tidak berubah (bagaimanapun juga, itu adalah sifat molekul). Jadi, persamaan ini memberi tahu kita bahwa pH dan rasio [A . terdeprotonasi-] dan bentuk asam [HA] terprotonasi terkait satu sama lain. Jika Anda dapat mengontrol pH secara mandiri dengan menambahkan lebih banyak asam atau basa, Anda dapat mengontrol rasio [A terdeprotonasi]-] dan bentuk asam [HA] terprotonasi. Anda tentu saja dapat menggunakan persamaan Henderson-Hasselbach untuk memecahkan masalah mengetahui status protonasi gugus fungsi glutamat pada pH yang berbeda. Namun, kita juga dapat mengembangkan intuisi tentang hubungan antara ketiga besaran ini.


Titrasi dapat membantu mengembangkan pemahaman intuitif

Cara lain yang berguna untuk mengembangkan pemahaman intuitif tentang hubungan antara pH, pKaA dan status protonasi gugus fungsi adalah memikirkan hasil titrasi. Percobaan titrasi biasanya melibatkan penambahan lambat, bertahap, dan bertahap dari satu reagen (misalnya Reagen #1) ke dalam campuran molekul lain (misalnya Solusi #1). Eksperimen perlahan-lahan menambahkan Reagen #1 (variabel bebas) ke dalam Solusi #1 dan melakukan pengamatan terhadap satu atau lebih sifat (variabel terikat) campuran setelah setiap langkah. Tergantung pada reagennya, pengamatan dapat berupa perubahan warna, perubahan viskositas, perubahan rasa, atau perubahan pH. Data eksperimen biasanya diplot dalam grafik dengan peningkatan Reagen #1 pada sumbu x dan sifat larutan terukur (misalnya pH, warna, viskositas, dll.) diplot pada sumbu y.

Menafsirkan Grafik Titrasi

Di bawah ini adalah grafik yang menunjukkan titrasi larutan asam asetat (Larutan #1). Asam asetat, asam yang ditemukan dalam cuka, juga dapat dinyatakan dengan rumus kimia CH3COOH dan mengandung satu gugus fungsi karboksil. Dalam percobaan ini, asam asetat dititrasi dengan basa, direpresentasikan sebagai “OH” (Reagen #1) pada gambar. Grafik ketika dibaca dari kiri ke kanan melaporkan perubahan pH larutan ketika basa (OH) ditambahkan secara perlahan. Memeriksa grafik, Anda melihat tiga fase perubahan pH:

(a) Penambahan antara 0 sampai sekitar 3 ekivalen OH menyebabkan kenaikan pH yang cepat. Pada tingkat molekuler, kenaikan ini dapat dijelaskan dengan setiap tambahan ekuivalen basa yang bereaksi dengan H3HAI+ untuk membuat dua molekul air netral. Ini mengurangi [H+] dan karena itu meningkatkan pH. Pada pH ini, molekul (CH3COOH) memiliki "kekuatan" untuk menahan H .-nya+ ion.

(b) Ketika antara 3 dan 7 ekivalen OH ditambahkan, pH hampir tidak berubah; itu tetap stabil di sekitar nilai yang setara dengan pKA dari CH3COOH (4,76). Di zona grafik ini, molekul asam asetat mulai "melepaskan" H . mereka+ ion ketika OH ditambahkan. Setiap OH yang ditambahkan “mengambil” sebuah proton dari larutan yang digantikan oleh sebuah proton yang “dilepaskan” oleh CH3molekul COOH dalam larutan. Ketika pH = pKaA (sekitar 5 ekuivalen OH-), persamaan Henderson-Hasselbach memberitahu kita bahwa 50% molekul asam asetat dalam larutan terprotonasi dan 50% terdeprotonasi. Semakin banyak ekivalen OH yang ditambahkan, semakin banyak molekul asam asetat yang terdeprotonasi sampai semua molekul asam asetat terdeprotonasi.

(c) Setelah ini terjadi, pada 7 atau lebih ekivalen OH, tidak ada lagi molekul terprotonasi yang tersedia untuk menetralkan OH yang ditambahkan. Menambahkan lebih banyak OH karena itu mulai dengan cepat menaikkan pH lagi.

Membangun gambaran mental dari proses ini dapat menjadi alat yang ampuh untuk membantu Anda secara intuitif memecahkan masalah yang memulai diskusi ini. Jika Anda ingin mengetahui keadaan protonasi suatu gugus fungsi, dengan pK . yang diketahuiA, pada pH tertentu, Anda dapat mulai dengan membayangkan situasi ketika pH = pKaA. Pada titik ini, Anda tahu bahwa gugus fungsi adalah 50% terprotonasi dan 50% terdeprotonasi. Oleh karena itu, jika pH yang dimaksud di bawah pKa bergerak dari pH = pKaA ke pH target membutuhkan penambahan proton ke dalam larutan. Ketika larutan menjadi lebih asam, akan ada lebih banyak H+ ion siap untuk memprotonasi gugus fungsi terdeprotonasi dan dengan demikian meningkatkan jumlah gugus fungsi terprotonasi. Pada kurva titrasi di bawah, ini seperti mulai dari bagian tengah kurva dan bergerak ke kiri. Ketika pH target lebih tinggi dari pKaA larutan harus menjadi lebih basa dalam pergeseran dari pH awal ke pH target. Di sini, akan ada lebih sedikit H+ ion daripada di awal, artinya gugus fungsi akan mulai terdeprotonasi sehingga meningkatkan proporsi gugus fungsi yang tidak terprotonasi.

Gambar 3. Grafik ini menggambarkan keadaan protonasi asam asetat sebagai perubahan pH. Pada pH di bawahpKa, asamnya adalahterprotonasi. Pada pH di ataspKaasamnya adalahterdeprotonasi. Jika pH sama denganpKa, asamnya adalah 50%terprotonasidan 50%terdeprotonasi. Atribusi: IvyJose


Film ini memberikan demonstrasi visual dari penjelasan yang diberikan di atas.

Kami menutup bagian ini dengan kembali ke pertanyaan awal: Akankah gugus fungsi pada asam amino glutamat terprotonasi atau terdeprotonasi pada pH 2, pada pH 8, pada pH 11? Dalam contoh asam asetat di atas, kami mengembangkan pemahaman tentang bagaimana menghubungkan keadaan protonasi satu gugus fungsi dengan pKa-nya.A dan pH larutannya ke dalam keseimbangan/rasio keadaan terprotonasi dengan terdeprotonasi untuk satu gugus fungsi.

Namun, dalam biologi, Anda akan sering tertarik pada perilaku molekul dengan banyak gugus fungsi, masing-masing dengan pKa-nya sendiriA nilai-nilai. Asam amino bebas seperti glutamat memiliki tiga gugus fungsi yang berbeda, masing-masing dengan pKa-nya sendiriA. Jadi, menjawab pertanyaan tentang keadaan protonasi glutamat pada nilai pH yang berbeda mengharuskan Anda untuk menilai keadaan protonasi dan keadaan deprotonasi dari masing-masing gugus fungsi tersebut secara independen. Gambar di bawah menunjukkan percobaan titrasi untuk asam amino glutamat. Seperti plot di atas, ini menunjukkan hubungan antara pH dan pKaA untuk masing-masing dari tiga gugus fungsi glutamat yang dapat terionisasi. Keadaan protonasi gugus fungsi dapat dievaluasi secara independen pada nilai pH tertentu untuk akhirnya menentukan keadaan protonasi dari keseluruhan molekul.

Gambar 4. Grafik ini menggambarkan keadaan protonasi glutamat sebagai perubahan pH. Pada pH di bawah pKa untuk setiap gugus fungsi pada asam amino, gugus fungsi terprotonasi. Pada pH di atas pKa untuk gugus fungsi itu terdeprotonasi. Jika pH sama dengan pKa, gugus fungsinya adalah 50% terprotonasi dan 50% terdeprotonasi.
Atribusi: Ivy Jose

Referensi Cepat: Bagan Perbandingan pKa dan pH

pKApH
pKA = -log10[KA]pH = log10[H+]
  • Laporan tentang milik a molekul. Ia mengatakan sesuatu tentang kemungkinan proton akan memisahkan dari itu.
  • Laporan tentang milik a larutan: [H+] dalam larutan.
    • Asam meningkatkan [H+] dalam larutan, dengan menyumbangkan ion hidrogen. Ini menurunkan pH.
    • Basis menurunkan [H+] dalam larutan dengan mengikat ion hidrogen. Ini meningkatkan pH.
  • Dapat dikaitkan dengan kekuatan suatu asam.
    • pKa rendahA = asam kuat
    • pKa tinggiA = asam lemah
  • Menunjukkan apakah suatu larutan bersifat basa ATAU asam.
    • pH tinggi (>7) = Dasar
    • pH rendah (<7) = Asam
    • pH = 7 netral

• Sementara pKA sangat tergantung pada sifat fisik molekul, itu juga dapat dipengaruhi/diubah oleh lingkungan lokal tempat molekul itu berada.

  • pH dapat diubah dengan penambahan atau penghilangan berbagai faktor kimia dalam larutan.