Aminosäuren, NTA und EDTA
Zwitterionische Säuren
Das (mathematische) Konzept der N-protonigen Säuren lässt sich auf zwitterionische Säuren verallgemeinern:
| (1a) | N-protonige Säure: | HNA |
| (1b) | zwitterionische Säure: | HNA+Z |
Hier bezeichnet N die Anzahl von H+ in der am höchsten protonierten Spezies und Z ist die positive Ladung dieser am höchsten protonierten Spezies. Bei herkömmlichen, uns geläufigen Säuren ist Z=0.
Die einfachsten zwitterionischen Säuren sind durch N=2 und Z=1 charakterisiert (siehe z.B. Glycin). Andere Beispiele (im Vergleich zu Kohlensäure) sind:
Titrationskurven und Pufferintensität
Die mathematische Beschreibung der zwitterionischen Säuren unterscheidet sich nur durch die Ladungszahl Z (die als eine additive Verschiebung in den Gleichungen auftritt).1
Die nachfolgenden Diagramme zeigen das pH-Verhalten von vier zwitterionischen Säuren aus der oberen Tabelle. Dies erfolgt für zwei Säuremengen: (i) CT = 500 mM. und (ii) unendlich großes CT. Der letzte Fall simuliert eine hochkonzentrierte Säure.
Die Pufferkapazität (in blau) repräsentiert die Titrationskurven. Die Pufferintensität β (in grün) ist die pH-Ableitung der Pufferkapazität. Damit zeigen die grünen Kurven den Anstieg der blauen Kurven. Die kleinen Kreise sind die Nullstellen von dβ/dpH, welche zu den Extrema der Pufferintensität β gehören (und gleichzeitig die Wendepunkte der blauen Titrationskurven sind).
EDTA
Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) ist besonders interessant, da nach unserer Tabelle es die Säure mit der höchsten Zahl an Dissoziationsstufen repräsentiert: N = 6 (definiert durch sechs Säurekonstanten).
Damit existieren N+1 = 7 Säurespezies, wobei H6A+2 die am höchsten protonierte Spezies und A-4 die vollständig deprotonierte Spezies sind.
In den zwei linken Diagrammen ist die pH-Abhängigkeit der sieben Verteilungskoeffizienten a0, a1 bis a6 dargestellt (basierend auf analytischen Gleichungen).
Titrationskurven. Die analytischen Gleichungen liefern die Titrationskurven im Diagramm rechts (für drei Säuremengen CT). Die blauen Punkte zeigen die Ergebnisse des numerischen Modells aqion.2
[Anmerkung: Im Unterschied zu den oberen Diagrammen, welche ebenfalls die Titrationskurven von EDTA zeigen, ist die x- und y-Achse hier vertauscht.]
Anmerkungen & Fußnoten