Warum liegt Glycin in Wasser als Zwitterion vor?

3 Antworten

Die schnelle Antwort ist: Weil die COOH-Gruppe sauer ist und die NH₂-Gruppe basisch. Also wandert ein H⁺ von der Säure zur Base, genauso wie wenn du CH₃COOH und NH₃ mischst und dann Acetat und Ammonium bekommst. Du kannst das also als eine Art intramolekulare Neutralisationsreaktion ansehen.

Quantitativ betrachtet: Stell Dir vor, die COOH-Gruppe spalet ein H⁺ ab (das kann sie, weil sie eine Säure). Wo geht das H⁺ hin? Es hat zwei Möglichkeiten:

  • Es kann dorthin zurück, wo es hergekommen ist, also zur Carboxylat-Gruppe, denn die ist ja eine Base, genauer gesagt, de konjugierte Base zur COOH-Gruppe.
  • Es kann zur NH₂-Gruppe, denn das ist auch eine Base

Von diesen beiden Möglichkeiten wird es sich die stärkere Base aussuchen, und da­her kannst Du z.B. die Basenkonstanten vergleichen (wenn Du sie kennst). Nor­ma­ler­wei­se finde man in der Literatur aber die Säurekonstanten, und das ist dasselbe, nur von hin­ten gesehen. Die Säurekonstante für eine COOH-Gruppe liegt typischerweise so ca. bei pKₐ≈4, und für Ammoniak oder Aminogruppen um pKₐ≈9. Daher sind Carb­oxyl­grup­pen stär­kere Säuren als Ammoniumionen, und entsprechend Carboxy­lat-Ionen schwä­che­re Basen als Aminogruppen.

Folglich geht das H⁺ zur Aminogruppe, und Du bekommst das Zwitterion.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – Chemiestudium mit Diss über Quanten­chemie und Thermodynamik

In Lösung spaltet das Glycinmolekül verhältnismäßig leicht das H der Carbonsäure ab, das dann mit der NH2-Gruppe zum Zwitterion (Säure- und Baseion) reagiert.

Der pH-Wert des Wassers (es ist ein Amphoter) erlaubt zum einen eine Protonierung und eine Deprotonierung der Reste.

Woher ich das weiß:Studium / Ausbildung – MSc in Biochemie