Kohlenhydrate und Wasser: Struktur, Eigenschaften und Reaktionen

Asymmetrische Kohlenstoffatome und Stereoisomerie treten auf, wenn ein Kohlenstoffatom an vier verschiedene Gruppen gebunden ist. Verbindungen mit der gleichen Summenformel, aber unterschiedlichen chemischen Reaktionen, sind Isomere.

Strukturen und Reaktionen von Monosacchariden

Haworth-Projektion

Haworth-Projektionen stellen Monosaccharide typischerweise in einer Ebene dar. Jedes Kohlenstoffatom ist oben oder unten auf der Ebene angeordnet. Der Ring wird durch eine kovalente Bindung zwischen einer Alkoholgruppe und einer Aldehyd- oder Ketongruppe gebildet.

Anomeres Kohlenstoffatom

Das anomere Kohlenstoffatom ist ein neues asymmetrisches Kohlenstoffatom, das erscheint, wenn sich Monosaccharide zu zyklischen Formen mit einer Aldehyd- oder Ketongruppe bilden.

Mutarotation

Mutarotation ist die Änderung der Drehungswerte von polarisiertem Licht während des Übergangs von einem Anomer zum anderen.

Fehling-Test

Der Fehling-Test bestimmt, ob ein Zucker reduzierende Eigenschaften hat. Reduzierende Zucker bilden eine rötliche Färbung durch Kupfer(I)-oxid, das durch die Oxidation des Zuckers durch das Cu²⁺-Kation entsteht.

Polysaccharide

Homopolysaccharide

• Stärke
• Glykogen
• Amylose

Heteropolysaccharide

• Agar-Agar
• Pflanzengummi
• Mukopolysaccharide

Wasser: Eigenschaften und Bedeutung

Hohe Siedepunkte und Schmelzpunkte

Hohe Siedepunkte und Schmelzpunkte ermöglichen es Wasser, bei Temperaturen flüssig zu bleiben, die normalerweise auf der Erde auftreten, was die Entstehung von Leben ermöglicht.

Hohe spezifische Wärmekapazität

Eine hohe spezifische Wärmekapazität verleiht Wasser eine Pufferwirkung, wodurch Temperaturschwankungen in der Nähe von Zellen minimiert werden.

Wasserstoffbrückenbindungen

Wasserstoffbrückenbindungen sind elektrostatische Anziehungen zwischen Wassermolekülen, die sie zusammenhalten und dem Oberflächenwasser einen hohen Widerstand gegen das Brechen verleihen.

Dissoziation von Wasser und Ionenprodukt

Wasser hat seine eigene Gleichgewichtskonstante der Dissoziation, das Ionenprodukt des Wassers (Kw): Kw = [H₃O⁺][OH^-] = 1.0x10^-14.

Säuren und Basen

Starke Säuren und Basen

Starke Säuren wie HCl und starke Basen sind anorganische Moleküle, die sich in Wasser lösen und zu 100% dissoziieren. Der pH-Wert von Lösungen starker Säuren oder Basen kann aus dem Ionenprodukt des Wassers berechnet werden.

Schwache Säuren und Basen

Bei schwachen Säuren wie H₃PO₄ wird die Gleichgewichtskonstante (Ka) geschätzt, wie bei jeder anderen Gleichgewichtskonstante.

Pufferlösungen

Pufferlösungen bestehen aus einer Mischung aus einer schwachen Säure und ihrem Salz (konjugierte Base: Säure-Base-Konjugatpaar). Diese Lösungen widerstehen Änderungen des pH-Wertes in einem bestimmten Bereich und sind wichtig für die Regulierung von respiratorischer Azidose und metabolischer Alkalose (z. B. Acetat CH₃COO^-).

Das bedeutet, dass ein C-4-Radikal, das räumlich oder stereoisomer ist, verbunden ist. Dies ist eine Form der Isomerie.