Tasapaino on tasapaino ja tasa-arvo ekosysteemin, kaikkien elävien olentojen ja ihmiskehon sisällä. Tähän tasapainoon vaikuttavat monet biokemialliset prosessit, joissa on mukana ioneja ja elektroneja.
Tällaiset kemialliset välittäjät reagoivat eri tavalla ympäristöönsä sekä niihin kohdistuvaan paineeseen tai lämpöön. Happopohjaisessa biokemiassa on tärkeitä molekyylejä, mutta nukleofiilin ja emäksen välillä on silti ero niiden roolissa.
Nukleofiili vs emäs
Ero nukleofiilin ja emäksen välillä on se, että nukleofiili näyttää olevan elektronirikas aine, joka siirtää kaksi elektronia hiileen ja muodostaa yhteyden myös siihen, kun taas emäs on myös elektronirikas molekyyli, joka tarjoaa 2 elektroneja kohti "H" eli vetyä.
Suurin osa nukleofiileistä näyttää olevan Lewis-emäksiä, kun taas päinvastoin. Monet vahvat emäkset ovat myös erinomaisia nukleofiilejä, kun taas toiset ovat huonoja emäksiä. Aine voi olla huono nukleofiili sekä vahva emäs.
Nukleofiili on eksitoni tai elektroneja luovuttava laji, joka siirtää kaksi elektronia C-atomiin ja muodostaa linkin sen kanssa. Kaikki nukleofiilit ovat Bronsted-emäksiä, mikä tarkoittaa, että ne antavat kaksi elektronia muodostamaan yhteyden toiseen atomiin. Kun ne muodostavat yhteyden vetyatomin kanssa, niitä kutsutaan emäksiksi. Jos ne muodostavat yhteyden toisen atomin (erityisesti hiilen) kanssa, niitä kutsutaan nukleofiileiksi.
Toisaalta emäksillä on rooli ilmakehän happo-emästasapainon ylläpitämisessä. Emäksisyys koskee happo/emäsprotonien välillä muodostuneen spesifisen sidoksen kestävyyttä. Se yksinkertaisesti osoittaa, että suuremmalla emäksellä on korkea affiniteetti tällaiseen happoon, kun taas heikompi emäs todennäköisimmin muodostaisi heikon kiintymyksen happoon, oli se sitten vahva tai heikko. Tämä biokemiallinen prosessi koskee happo-emästasapainoa.
Nukleofiilin ja emäksen vertailutaulukko
| Vertailuparametrit | Nukleofiili | Pohja |
| Määritelmä | Nukleofiili on eksitonia tai elektroneja luovuttava laji, joka välittää kaksi elektronia C-atomiin ja muodostaa linkin sen kanssa. | Emäs on biokemiallinen kokonaisuus vesifaasissa, joka antaa elektroneja, vastaanottaa ioneja tai emittoi hydroksidi- (OH-)-ioneja. |
| Vaikuttanut | Nopeus ja elektroniset aallonpituudet vaikuttavat nukleofiileihin. | Lämpötila vaikuttaa emäksiin, ja ne ovat luonteeltaan termodynaamisia. |
| Affiniteetti | Heitä houkuttelevat elektronivajaiset hiiliatomit. | Niitä houkuttelevat happamat protonit |
| Reaktiot | Osallistuu elektronien siirtoon perustuviin elektrofiilisyysreaktioihin. | Emäksisyysreaktiot ja hapon muodostuminen suolaksi. |
| Kemiallinen välittäjä | Hyvä kemiallinen välittäjä. | Huono kemiallinen välittäjä. |
Mikä on nukleofiili?
Nukleofiilit ovat aineita, jotka ovat runsaasti elektroneja ja voivat muodostaa elektronipareja. Kaikki nukleofiilit ovat myös Lewis-emäksiä, koska niiden elektronipari vaikuttaa. Termillä "nukleofiili" on kaksi osaa: ydin sekä "filos". Kreikan sana, joka tarkoittaa "rakkaus" on Philos. Nukleofiilejä voidaan siis pitää ydintä rakastavina partikkeleina. Näillä nukleofiileillä voi olla positiivinen tai negatiivinen polariteetti.
Joitakin nukleofiilisiä termejä käsitellään tarkemmin alla. Aineen vetovoimaa positiiviseen varaukseen kuvataan sen nukleofiilisellä luonteella. "Nukleofiilisyys" on termi, jota käytetään arvioimaan eri hiukkasten nukleofiilisyyttä, nimittäin; Lewisin tukikohdat. Se tunnetaan myös lajin nukleofiilisenä hyökkäysvoimana.
"Nukleofiilinen substituutio" on eräänlainen reaktio, joka tapahtuu, kun elektronirikas nukleofiili lähestyy ensisijaisesti varautunutta hiukkasta, jossa on positiivinen symboli molekyylin atomissa, ja sitoutuu positiivisesti varautuneisiin lajeihin korvatakseen poistuvia ryhmiä.
Nukleofiilit reagoivat tyypillisesti ensin säilyttääkseen tietyn yhtälön tasapainotilan. Tämän seurauksena nukleofiilit toimivat ensimmäisenä biokemiallisena välittäjänä atomeille, jotka muodostavat välikokonaisuuksia, mikä estää peruuttamattomia olosuhteita.
Mikä on Base?
Emäs on biokemiallinen kokonaisuus vesifaasissa, joka antaa elektroneja, vastaanottaa ioneja tai emittoi hydroksidi (OH-) hiukkasia. Pohjilla on erottavia ominaisuuksia, joita voidaan käyttää auttamaan niiden erottamisessa. Ne ovat liukkaita kosketukseen (esim. saippua), niillä on hapan jälkimaku, ne yhdistyvät happojen kanssa muodostaen suoloja ja nopeuttavat tiettyjä prosesseja.
Pohjat luokitellaan kolmeen tyyppiin: Arrhenius-pohjat, Bronsted-Lowry-pohjat sekä Lewis-pohjat. Alkalihydroksidit, maa-alkalimetallihydroksidit ja pesuaine ovat esimerkkejä emäksistä.
Emäksiä käytetään palautuvissa olosuhteissa, kun tarvitaan välitettyjä ja vahvoja emäksiä jatkuvan homeostaasin luomiseksi kemiallisena tasapainona tunnettujen molekyylien välille. Nukleofiilit ovat siis nopeita kemiallisia välittäjiä, jotka palauttavat tasapainon. Emäkset ovat hitaita biokemiallisia välittäjiä, jotka varmistavat vahvojen happopohjaisten sidosten jatkuvan tarjonnan järjestelmän pitämiseksi hyvässä toimintakunnossa.
Vahvat emäkset syövyttävät orgaanisia aineksia ja reagoivat voimakkaasti mineraalihappojen ja vahvojen happojen kanssa aiheuttaen neutralointireaktion. Ionit liukenevat vesiliuoksiin tai nestemäisiin emäksiin ja toimivat sähkön johtimina. Reaktiot merkkiaineilla: emäkset muuttuvat punaiseksi lakmuspaperin siniseksi, fenoliftaleiini vaaleanpunaiseksi, bromotymolinsininen pysyy sinisenä, kun taas metyyli muuttuu oranssinkeltaiseksi.
Tärkeimmät erot nukleofiilin ja emäksen välillä
Johtopäätös
Nukleofiilit kohdistuvat elektronivajaisiin hiiliatomeihin, kun taas emäkset hyökkäävät happamiin ioneihin työskennellessään niiden ominaisuuksien kanssa orgaanisessa synteesissä. Molemmat mekanismit ovat vastuussa molekyylimikroympäristön tasapainottamisesta. Lisäksi molempien elementtien välillä on perustavanlaatuisia eroja; Nukleofiilit ovat paljon vähemmän elektronegatiivisia, vievät enemmän tilaa ja ovat helpompia hapettaa, kun taas emäkset ovat elektronegatiivisempia, hieman pienempiä ja vaikeammin hapettavia.
Elektrofiilit ovat elektronivajaisia organismeja, jotka voivat vastaanottaa elektroniparin runsaasti elektroneja sisältävältä organismilta. Karbokationit sekä karbonyyliyhdisteet ovat kaksi esimerkkiä. Nukleofiili on aine, joka on elektronihiukkanen ja muodostaa elektronipareja vastaanottajalajeihin. Vesi, ammoniakki, syanidi ja paljon muuta ovat esimerkkejä.
