Amphoterie am Beispiel von Aminosäuren

Amphoterie am Beispiel von Aminosäuren

Hallo! Heute wollen wir uns mit dem Thema Amphoterie beschäftigen. Damit du alles gut verstehen kannst, solltest du bereits wissen wie Säuren und Basen nach Brönsted reagieren. Eine Säure ist nach dieser Definition ein Molekül welches Protonen abgeben kann und eine Base ist ein Molekül welches Protonen aufnehmen kann. Nun gibt es Moleküle die sowohl als Säure als auch als Base reagieren können. Aber warum ist das so und welche Eigenschaften führen dazu? Mit dieser Frage wollen wir uns im folgenden Video beschäftigen.

Als erstes wollen wir uns noch einmal die Säure-/Base-Theorie nach Brönsted ansehen. Sieh dir hierzu einmal folgende Reaktion an. Hier ist es doch so, dass die Salzsäure ein Proton an das Wasser abgeben kann. Wasser ist also ein Protonenakzeptor. Nun vergleichen wir unsere Beobachtung aus der ersten Reaktion mit der Reaktion von Ammoniak mit Wasser. Was fällt dir hierbei auf?

Wie du siehst, ist es diesmal das Wassermolekül welches ein Proton an das Ammoniak-Molekül abgibt und damit der Protonendonor ist. Hierbei entsteht ein Ammoniumion und ein Hydroxid-Ion.

Du siehst also, dass Wasser in der Lage ist sowohl Protonen aufzunehmen, als auch abzugeben. Moleküle, die dies können, bezeichnet man als Säure-/Base-Amphotere, oder auch Ampholyte. Wasser ist also ein Ampholyt.

Wir haben in beiden Fällen das Wasser mit verschiedenen Molekülen reagieren lassen. Du siehst also, dass Wasser immer in Abhängigkeit vom Reaktionspartner entweder als Säure oder als Base reagiert.

Wenn du also Wasser mit einer starken Säure wie Salzsäure reagieren lässt, wird es sich wie eine Base verhalten und ein Proton von der Salzsäure aufnehmen. Lässt du Wasser aber mit eine Base wie Ammoniak reagieren, gibt es ein Proton ab und es verhält sich wie eine Säure.

Wir wollen uns die Säure-/Base-Amphoterie am Beispiel der Aminosäure Alanin noch einmal genauer ansehen. Aminosäuren haben einige interessante Strukturmerkmale. Sie besitzen unterschiedliche funktionelle Gruppen. Zum einen ist dies die Aminogruppe und zum anderen die Carboxygruppe. Die Aminogruppe ist eine funktionelle Gruppe, die in der Lage ist Protonen aufzunehmen, sie ist also basisch. Die Carboxygruppe hingegen, ist in der Lage Protonen abzugeben. Sie ist also sauer.

Nun liegt ein Aminosäuremolekül unter bestimmten Bedingungen als so genanntes Zwitterion vor. Das bedeutet, dass die Carboxygruppe ihr Proton abgibt und die Aminogruppe dieses Proton aufnimmt. Hier kommt es durch die Abgabe des Protons zur Ausbildung einer negativen Ladung am Sauerstoffatom der Carboxy-Gruppe.

Da der Stickstoff der Aminogruppe dieses Proton aufnimmt, kommt es hier zur Ausbildung einer positiven Ladung. Du siehst also, dass dieses Molekül in der Lage ist sowohl Protonen aufzunehmen als auch abzugeben.

Wir haben es also auch hier mit einem Ampholyten zu tun. Und du weißt ja, dass Ampolyte abhängig vom Reaktionspartner reagieren, wie auch das Wasser. Das überprüfen wir nun auch bei den Aminosäuren.

Versetzen wir zunächst Alanin mit einer starken Säure, wie zum beispiel Salzsäure. Wir erkennen, dass die Säure die Aminogruppe protoniert. Wir haben nun eine positive Ladung am Stickstoff der Aminogruppe. Damit ist Alanin in Gegenwart der Salzsäure in Protonenakzeptor.

Nun versetzen wir Alanin hingegen mit einer starken Base. Diese bewirkt, dass die Carboxygruppe des Alanins deprotoniert wird. Hier siehst du wieder, dass Alanin in Gegenwart von Natronlauge auch ein Protonendonator sein kann. Alanin ist also ein Ampholyt.

Du hast heute gelernt, dass es Moleküle gibt, die Protonen sowohl aufnehmen als auch abgeben können und dass man diese Moleküle als Ampholyte bezeichnet. Wasser aber auch Aminosäuren sind Beispiele für solche Ampholyte. Bei den Aminosäuren sind es die Amino- und die Carboxygruppen die die Säure-Base Amphotherie ermöglichen. Dabei kann die Amino-Gruppe Protonen aufnehmen und die Carboxy-Gruppe abgeben. Ob aber nun ein Molekül sauer oder basisch reagiert, hängt immer vom Reaktionspartner ab.

Tschüss und bis zum nächsten Mal!