Schwerpunktforum: pH-Wert und Gleichgewichtsberechnungen
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Alt 08.02.2019, 18:24   #1   Druckbare Version zeigen
MeGusta Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 181
Achtung Wieso gibt es einen isoelektrischen Punkt?

Hallo,


angenommen ich habe ein Ampholyt, zB. E-Aminocapronsäure mit einer Carboxygruppe (pka=4,4) und einer Aminogruppe (pKa= 10,7), so dürfte ja das Molekül bei pH 7 als Zwitterion vorliegen. Denn es gilt ja, wenn der pH-Wert GRÖßER als der pKa-Wert ist, liegt die jeweilige Gruppe deprotoniert vor und wenn der pH KLEINER als der pKa-Wert ist, liegt die Gruppe protoniert vor.

pH > pKa = deprotoniert
pH < pKa = protoniert

Für pH 7 gilt somit, dass die Carboxygruppe deprotoniert ist und die Aminogruppe protoniert!
Demnach kann man doch sagen, dass im pH-Bereich von 4,4 bis 10,7 das Molekül hier stets als Zwitterion vorliegt. Also gibt es doch eigentlich keinen direkten isolektrischen Punkt, sondern nur einen isolektrischen Bereich.
Oder bezieht sich der Punkt quasi darauf, dass bei diesem bestimmten pH-Wert alle Moleküle Zwitterionen sind?

Danke im Voraus!
MeGusta ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 08.02.2019, 20:17   #2   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.155
AW: Wieso gibt es einen isoelektrischen Punkt?

du irrst in deiner strengen sicht, dass hier alles voll deprotoniert, da oder dort jedoch nur teildeprotoniert / protoniert sei, und zwar dann auch gleich alle + fuer immer und ewig

vielmehr:

dein(e) molekuel(e) liegt/liegen nie "starr" ausschliesslich in der zwitterionigen form vor, egal bei welchem aeuseren pH, sondern du hast da stets und immer stattdessen das fliessgleichgewicht

H2N-R-COO- { _{\underleftrightarrow {\ \ \ H^+ \ \ \ }}} H3N+-R-COO- { _{\underleftrightarrow {\ \ \ H^+ \ \ \ }}} H3N+-R-COOH

am start

{\to} entscheidend fuer den isoelektrischen punkt ist daher, dass im statistischen mittel hier gleiche stoffmengen H2N-R-COO- , H3N+-R-COOH vorliegen ( denn nur dann wandern deine molekuele ja per saldo in ihrer gesamtheit nicht)

randbedingung fuer diesen zustand ist mithin derjenige pH , bei dem " [H3N+-R-COOH ] = [H2N-R-COO-] " gilt ( die momentane fliessgleichgewichts-konzentration der komplett-zwittrigen form ist hingegen irrelevant: die wandert ja eh nicht)

... und wenn man das dann ein wenig ausarbeitet, gelangt man beispw. auf die loesungs-naeherungsformel "ampholytenformel"


gruss

Ingo
magician4 ist offline   Mit Zitat antworten
Alt 09.02.2019, 11:51   #3   Druckbare Version zeigen
MeGusta Männlich
Mitglied
Themenersteller
Beiträge: 181
AW: Wieso gibt es einen isoelektrischen Punkt?

Danke für die Antwort!
Ich konnte mir schon denken, dass es eher mit statistischen Mengen zutun hat. Verstehe aber nicht ganz, warum gleiche Mengen der beiden von dir erwähnten Spezien vorhanden sein müssen, damit im Ergebnis keine Migration im elektrischen Feld stattfindet. Ein Molekül, wo nur die Carboxygruppe deprotoniert ist (H2N-R-COO-) wandert doch unabhängig von der Spezies mit protonierter Aminogruppe (+H3N-R-COOH) zum entsprechenden Pol, egal ob beide „Molekülarten“ in gleicher Konzentration vorliegen. Oder wie ist das zu verstehen?
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Alt 10.02.2019, 02:12   #4   Druckbare Version zeigen
magician4 Männlich
Mitglied
Beiträge: 7.155
AW: Wieso gibt es einen isoelektrischen Punkt?

gedankenexperiment:

nehmen wir an, wir haetten ein "repraesentatives" aminosaeure-teilchen, d.h. dass es sich in seiner dynamischen protonierung, deprotonierung exakt so verhaelt wie die grosse masse dies im durchschnitt tut.

nehmen wir weiters mal an ( ich hab grad keine lust die exakte species-verteilung deiner oben andiskutierten aminosaeure auszurechnen), unsere modell-aminosaeure haette eine GG-verteilung von 1% H3N+-R-COOH , 1% H2N-R-COO- und 99% ( H3N+-R-COO- + H2N-R-COOH) am isoelektrischen punkt

{\to} 1% der zeit wandert das ding in die eine feldrichtung, 1 % der zeit in die andere (und ist somit wieder am ausgangspunkt), und 99% der zeit passiert garnix, denn das ding ist entweder komplett ungeladen, oder aber zwitterionig

{\to} das teil oszilliert um die mittlere ruhelage

... und da nun die umwandlung schnell ist, kommt es dabei nicht weit {\to} die verbreiterung aufgrund des anliegenden feldes (!) ist vernachlaessigbar*)


... und da das teilchen ja pars pro totum sein sollte, verhaelt sich deine vielzahl derartiger aminosaeure-teilchen im mittel exakt genauso : macroskopisch is ruhe, und microskopisch eiert man stets ein wenig hin und her, mit frequenzen von 1010sec-1, typischerweise, kommt dabei aber nicht wirklich vom fleck: ehe da das zufaellig grad mal wanderungsbefaehigte teilchen sich wirklich in bewegung gesetzt hat, is auch schon wieder vorbei mit dem zustand, und grosse strecken wurden nicht zurueckgelegt (massetraegheit!)


ich hoffe das klaerts ein wenig ?

gruss

Ingo



*)
natuerlich hast du daneben noch die ganz normale diffusionskontrollierte spot-verg´+breiterung - aber das hjatz ja mit "isoelektrisch" nx zu tun, sondern betrigfft vielmehr alle substanzen die eine oertlich inhomogene verteilung auf einem traegermedium haben
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biochemie, biologie, chemie, medizin

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