생화학 7장Carbohydrates and Glycobiology 탄수화물과 단생물학⚫ 탄수화물- 지구상에서 가장 풍부한 생체분자- polyhydroxy aldehyde or ketone : (CH2O)n- 당포합체 glycoconjugate: carbohydrates + protein or lipid 분자 스스로의 세포 내 위치나 대사적 운명을 결정하는 신호로 작용- 기능: energy source and energy storage: structural component of cell walls and exoskeletons: informational molecules in cell-cell signaling- 단당 (monosaccharides) : 하나의 polyhydroxy aldehyde나 ketone 단위로 되어 있음.- 소당 (oligosaccharides): 단위 단당이나 잔기(residue)들이 특징적인 당화결합(glycosidic bond)으로 이어져 만들어진 짧은 사슬. 가장 풍부한 것은 이당(disaccharide)- 다당 (polysaccharides): 20개 이상의 monosaccharide unit을 포함하는 당중합체.7.1 단당과 이당1. 단당의 2종류는 aldose와 ketose이다.- aldose : aldehyde기를 가진 것.- ketose : ketone기를 가진 것.- 탄소 수에 따라 tetrose, pentose, hexose, heptose.- D-glucose는 aldohexose이고, D-fructose는 ketohexose 이다.2. 단당에는 비대칭 중심이 있다.- 가장 간단한 알도스인 글리세린알데하이드는 거울상이성질체 (enantiomers)를 가진다.- epimer : 두 당이 한 탄소원자 주위의 위치배열만 다를 때 이들을 서로에 대하여 에피머라고 한다.- D-glucose와 D-mannose는 C-2에서 입체화학적 성질만 다른 에피머이다. D-glucose와 D-galactose 는 C-4에만 다른 에피머이다.
일반화학실험 레포트착물화법 적정실험 제목 및 목적착물화법 적정을 위한 EDTA 용액을 표준화 시키고, 자연수 내의 경도를 측정해본다.이론착화합물(complex compound)착화합물은 배위화합물(coordination compound)의 한 종류로, 착이온과 상대이온으로 구성된다. 착이온은 금속 양이온에 리간드가 결합한 것이고, 상대이온은 배위화합물의 알짜전하를 0으로 만들기 위해 필요한 이온이다.리간드(Ligand)중심 금속 이온에 전자쌍을 제공하여 배위 결합을 형성하는 물질로, 중성분자 또는 음이온이다. 배위자라고도 한다. 하나의 중심 금속 이온과 몇 개의 결합을 형성하느냐에 따라 리간드의 자리 수가 결정된다. 결합을 한 개 형성하면 한 자리(monodentate), 두 개면 두 자리(bidentate), 그 이상이면 여러 자리(polydentate) 리간드라 한다. 특히 두 자리 이상 리간드를 킬레이트(chelate)라 부른다. 리간드 된 분자에서 중심 원자와 직접 결합하는 부분을 리간드 원자라고 한다.2-1. 한 자리 리간드(monodentate)중심 금속에 배위할 때, 배위 원자가 하나밖에 없는 리간드이다.H2O, CN−,SCN−,X−NH3,OH− 등이 있다.2-2. 두 자리 리간드(bidentate)리간드가 배위할 수 있는 원자가 2개 존재하는 것을 말한다. 예를 들어 [Cu(NH₂CH₂COO)₂]에서 중심원자는 Cu²+이고, 이와 리간드 되고 있는 NH₂CH₂COO–에서 중심원자와 직접 결합하는 N, O를 리간드 원자라 하고, 리간드 원자가 두 개이므로 두 자리 리간드라고 한다.2-3. 여러 자리 리간드(chelate)리간드 수가 3이상, 즉 금속에 배위할 수 있는 원자수가 3 이상인 리간드를 말한다. dien, trien, EDTA4−등이 있다.+킬레이트 적정법킬레이트 표준 용액을 반응시켜 금속이온을 정량하는 방법 (주로 EDTA, NTA, DCTA사용)착물(complex)1개의 원자 혹은 이온을 중심으로 그 주위에 몇 개의 다른 물질이 방 바뀌며 배위수 또한 바뀌게 된다.지시약(indicator)어떤 적정반응의 종말점을 확인하기 위해 쓰이는 물질을 일컫는다. 주로 용액의 색의 변화를 기준으로 하여 종말점을 확인 한다. 색의 변화를 이용해 종말점을 확인하는 경우 당량점(이론상 반응이 완결되는 시점)을 기준으로 하여 지시약의 색변화가 심하게 나타나는 것을 쓴다. 지시약은 크게 두 경우에 쓰이는데, 산염기반응과 산화환원반응이다.7-1. 금속이온 지시약(metal ion indicator)금속이온지시약은 여섯자리 리간드인 EDTA적정에 주로 사용된다. 금속이온지시약은 금속이온과 결합할 때 색이 변하는 화합물이다. 지시약으로 사용되려면, 지시약은 적정에 사용되는 킬레이트보다 약하게 금속과 결합해야 한다. 금속이온지시약은 대부분 산염기지시약으로 사용될 수 있다. 따라서 지시약의 색깔이 pH에 의존하므로, 대부분의 지시약이 일정한 pH영역에서만 사용될 수 있다. 칼마자이트, 뮤렉사이드, 자이레놀 오렌지, 에리오크롬 블랙T, 피로카테콜 바이올렛 등이 주로 사용된다.EDTA(EthylenDiamine Tetraacetic Acid)가장 널리 사용되는 킬레이트제로 분자량은 292.25 g/ml 이고, 화학식은 C10H16N2O8이다. 여섯 자리 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A6%AC%EA%B0%84%EB%93%9C" o "리간드" 리간드로 작용할 수 있으며 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B8%88%EC%86%8D" o "금속" 금속 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9D%B4%EC%98%A8" o "이온" 이온과 결합하여 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%B9%B4%EC%9D%B4%EB%9E%84%EC%84%B1" o "카이랄성" 카이랄성을 가진 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/w디로 용액의 농도를 측정하기 위해 서로 다른 용액을 섞는 것이다. 용액의 농도를 알려면, 그 용액을 제외한 나머지 용액의 부피와 농도를 알고 있어야 한다. 단위는 밀리몰(mmol)과 밀리리터(mL)를 사용한다. 적정 방법은 물질 A를 포함한 용액에 A와 반응하는 물질 B의 용액(표준용액)을 뷰렛으로 한 방울씩 떨어뜨려, A의 전량이 정량적으로 반응해 당량점(종말점)에 달할 때까지 가해진 B의 양을 측정하고, 이것에 의해 A를 정량한다.+정량분석(quantitative analysis)무기 화합물의 원소 조성을 알기 위해 사용하는 방법이다. 이 방법은 주로 수용액에 포함된 이온을 분석할 수 있기 때문에, 다른 상태로 존재하는 물질은 정성분석을 하기 위해 수용액 상태로 만들어야 한다. 그 다음에, 용액에 여러 시약을 넣어서 용액 속의 이온과 화학 반응을 시킨다. 그 결과 색이 변하거나, 앙금이 생성되는 등의 변화를 보면 수용액에 어떤 이온이 들어있는지 알 수 있다.9-1. 당량점과 종말점 (equivalent point, end point)적정이 끝나는 지점을 뜻하고 실험자가 정량할 물질에 대해 당량점에 도달한 양의 적정액이 가해졌다고 판단하고 적정을 멈추는 지점을 종말점이라고 한다. 당량점은 중화반응을 포함한 모든 적정에서 적정당하는 물질과 적정하는 물질 사이에 양적인 관계를 이론적으로 계산해서 구한 점을 말한다. 실험적으로 검출된 종말점과 반드시 일치하지는 않는다.이는 산과 염기의 중화적정 실험에서 중화점을 찾는데에서 나온 말로. 중화점은 산의 H+와 염기의 OH- 의 숫자가 같아지는 지점이다. 즉, 표준상태의 용액에서 pH 가 7인 지점이다. 종말점은 산과 염기의 중화적정 실험의 실험 결과값으로 사람의 눈으로 재는 것과, 지시약 등의 오차가 존재한다. 당량점은 H+와 OH- 의 양이 같아지는 지점 이구요. 이론값이다. 따라서 당량점은 같은 실험에서는 무조건 값이 하나이다.EBT (Erichrome Black T)검붉은색의 금속 광택을 가진 분말로, EDTA적전에 침전되는 경우, 분석물질이 EDTA와 천천히 반응하는 경우 그리고 분석물질이 지시약을 막는 경우에 역 적정법을 사용한다. EDTA 역적정은 분석물질의 침전을 방지할 수 있다.11-3. 치환 적정법 (Displacement Titration)지시약이 없는 경우 이 방법을 사용한다. 이 과정에서 보통 분석물질은 과량의 Mg(EDTA)2-와 반응시켜 Mg2+을 치환시킨 다음 EDTA 표준 용액으로 적정한다.11-4. 간접 적정 (Indirect Titration)금속 이온을 침전시키는 음이온은 간접 적정법에 의해 EDTA로 분석할 수 있다. 황산 이온(SO42-)은 pH 1에서 과량의 Ba2+으로 침전시켜 BaSO4를 거른다. 그리고 pH 10에서 과량의 EDTA를 넣고 함께 끓이면 Ba2+가 BaY2-가 된다. 과량의 EDTA는 Mg2+으로 역적정한다.가리움제(masking agents )한 가지 이상의 금속 양이온들이 함유되어 있는 주어진 시료용액에 적절한 시약(가리움제)을 첨가하여 특정 금속 양이온을 EDTA나 지시약과 반응하지 못하는 형태로 바꾸어 줌으로써, 그 시료용액 중에 함유된 특정 금속 양이온에 대한 분리, 정량이 가능해지게 한다.CN-반응하여 착물형성 : Cd2+, Zn2+, Hg2+, Co2+, Cu+, Ag+, Ni2+, Pd2+, Pt2+, Fe2+반응하지 않는 것 : Mg2+, Ca2+, Mn2+, Pb2+2. F-반응하여 착물형성 : Al3+, Fe3+, Ti4+, Be2+물의 경도 (water hardness)수중에 있는 칼슘과 마그네슘 농도에 의해 발생된다. 물속의 +2가 양이온 금속이온의 농도를 측정해 그 값을 CaCO3의 양으로 환산하여 경도를 결정한다. 계산방법은 다음과 같다. 경도 CaCO3 = M+2(ppm) x 50/(M+2의 당량(wt)) (M+2 : +2가 양이온금속) 물에 녹아있는 칼슘이나 마그네슘 함량은 EDTA를 이용한 적정법으로 정량분석 할 수 있다.물의 경도는 주로 토양과 암석층을 통과한 물에서 얻어지게 되는다.+안산시 4월 상수도 수질 점검 결과 물의 경도가 77mg/L로 측정되었다.실험 장비, 초자 및 시약Na2 EDTA, 정량플라스크, 증류수, NaOH, CaCl2 표준 용액, EBT지시약, PH Paper, 삼각 플라스크, 수돗물, 뷰렛, 스탠드, pH10 완충 용액실험 과정0.01m EDTA 100mL 제조Na2EDTA 약 0.37g을 100mL Volumetric flask에 넣는다증류수 약 50mL을 넣고 Na2EDTA를 완전히 녹인다표시선 까지 증류수를 채운다0.008M CaCl2 표준용액으로 EDTA 표준화100mL 삼각 플라스크에 CaCl2 표준용액을 20mL씩 넣는다플라스크에 완충용액(ph10)을 2mL 씩 넣는다각 플라스크에 EBT지시약 2~3방울 넣는다붉은색에서 푸른색으로 변할 때 까지 EDTA로 적정한다EDTA용액의 정확한 농도를 계산한다.경수의 (Ca2+ + Mg2+)의 농도 결정100mL 삼각 플라스크에 수돗물을 50mL씩 넣는다각 플라스크에 완충용액(ph10)을 2mL씩 넣는다각 플라스크에 EBT 지시약 3~4방울 넣는다붉은색에서 푸른색으로 변할 때 까지 EDTA로 적정각각의 적정에 의한 경수 농도를 계산한다.( 실험2에서 평균){(EDTA 용액의 농도 EDTA 용액의 소비량 CaCO3의 분자량) / 경수 부피} 1000참고문헌분석화학-Daniel C. Harris, 자유아카데미, 2012, 82~102p일반화학-Brown, 자유아카데미, 14판, 774~780p무기화학-Gray L, 자유아카데미, 2011, 394~399p분석화학실험, 사이플러스, 2018년, 64~66페이지결과 및 관찰실험1. EDTA 용액의 표준화1차 측정2차 측정CaCl2 용액의 부피10.00 mL10.00 mLCaCl2 용액의 몰농도0.0080 M0.0080 M적정에 사용한 EDTA 용액의 부피6.54 mL6.31 mL계산에 의해 얻은 EDTA 용액의 몰농도0.012mol/L0.013mol/L계산된 EDTA 용액의 평균 몰농도0.012mol/L실험2. 경수의.