Amino acid: cấu tạo, ion lưỡng cực, tính lưỡng tính, phản ứng với HCl, NaOH và bài tập có đáp án Hóa 12
Amino acid là hợp chất hữu cơ tạp chức chứa đồng thời nhóm amino -NH2 và nhóm carboxyl -COOH. Bài viết nêu cấu tạo, danh pháp glycine, alanine, lysine, glutamic acid, dạng ion lưỡng cực, tính lưỡng tính, phản ứng ester hóa, trùng ngưng, tác dụng quỳ tím và bài tập có đáp án.
Amino acid là gì?
Amino acid là hợp chất hữu cơ tạp chức, trong phân tử chứa đồng thời nhóm amino ($-\ce{NH2}$) và nhóm carboxyl ($-\ce{COOH}$). Các $\alpha$-amino acid, có nhóm amino gắn vào carbon $\alpha$ (cạnh nhóm carboxyl), là đơn vị cấu tạo nên protein.
Cấu tạo và danh pháp
| Amino acid | Kí hiệu | Công thức | M |
|---|---|---|---|
| Glycine | Gly | $\ce{H2N-CH2-COOH}$ | $75$ |
| Alanine | Ala | $\ce{CH3-CH(NH2)-COOH}$ | $89$ |
| Valine | Val | $\ce{(CH3)2CH-CH(NH2)-COOH}$ | $117$ |
| Lysine | Lys | $\ce{H2N-(CH2)4-CH(NH2)-COOH}$ | $146$ |
| Glutamic acid | Glu | $\ce{HOOC-(CH2)2-CH(NH2)-COOH}$ | $147$ |
Trong dung dịch và ở dạng tinh thể, amino acid tồn tại chủ yếu dạng ion lưỡng cực $\ce{H3N+-CH2-COO-}$. Vì vậy amino acid là chất rắn dạng tinh thể, nhiệt độ nóng chảy cao, dễ tan trong nước.
Tính chất hóa học
| Phản ứng | Phương trình |
|---|---|
| Với acid (nhóm $-\ce{NH2}$ là base) | $\ce{H2N-CH2-COOH + HCl -> ClH3N-CH2-COOH}$ |
| Với base (nhóm $-\ce{COOH}$ là acid) | $\ce{H2N-CH2-COOH + NaOH -> H2N-CH2-COONa + H2O}$ |
| Ester hóa | $\ce{H2N-CH2-COOH + C2H5OH <=>[HCl khi, t] H2N-CH2-COOC2H5 + H2O}$ |
| Trùng ngưng | Nhiều phân tử amino acid kết hợp, loại nước, tạo peptide hoặc polyamide |
Ví dụ 1
Cho $7{,}5$ g glycine ($M = 75$) tác dụng $\ce{HCl}$ dư. Tính khối lượng muối ($M = 111{,}5$).
$n = 0{,}1$ mol nên $m = 11{,}15$ g.
Ví dụ 2
Cho $7{,}5$ g glycine tác dụng $\ce{NaOH}$ vừa đủ. Tính khối lượng muối $\ce{H2NCH2COONa}$ ($M = 97$).
$m = 0{,}1 \cdot 97 = 9{,}7$ g.
Ví dụ 3
Dung dịch glutamic acid làm quỳ tím chuyển màu gì?
Glutamic acid có $2$ nhóm $-\ce{COOH}$, $1$ nhóm $-\ce{NH2}$ nên làm quỳ tím hóa đỏ.
Ứng dụng
Amino acid là đơn vị cấu tạo protein; glutamic acid dùng làm mì chính (bột ngọt), lysine bổ sung thức ăn chăn nuôi, nhiều amino acid dùng làm thuốc bổ, thuốc hỗ trợ thần kinh, nguyên liệu sản xuất tơ nylon.
Những lỗi thường gặp
Bài tập thực hành
- Viết công thức của alanine và valine.
- Cho $8{,}9$ g alanine tác dụng $\ce{HCl}$ dư. Tính khối lượng muối ($M = 125{,}5$).
- Quỳ tím chuyển màu gì trong dung dịch lysine?
- Viết phương trình glycine tác dụng $\ce{KOH}$.
- Vì sao amino acid có nhiệt độ nóng chảy cao?
Đáp án
- $\ce{CH3CH(NH2)COOH}$ và $\ce{(CH3)2CHCH(NH2)COOH}$.
- $n = 0{,}1$ mol nên $m = 12{,}55$ g.
- Hóa xanh (nhiều nhóm $-\ce{NH2}$).
- $\ce{H2NCH2COOH + KOH -> H2NCH2COOK + H2O}$.
- Vì tồn tại dạng ion lưỡng cực, lực hút tĩnh điện giữa các ion mạnh.
Tổng kết
Bài học liên quan
Xem tất cả bài học chủ điểm Hợp chất chứa nitrogen
Câu hỏi thường gặp
Amino acid là gì?
Là hợp chất hữu cơ tạp chức chứa nhóm amino và nhóm carboxyl.
Amino acid có tính chất gì?
Lưỡng tính, phản ứng với acid, base, ester hóa, trùng ngưng.
Dạng ion lưỡng cực là gì?
Dạng $\ce{H3N+-R-COO-}$ do nhóm $-\ce{COOH}$ chuyển $\ce{H+}$ cho $-\ce{NH2}$.
Amino acid dùng làm gì?
Cấu tạo protein, mì chính, thuốc, thức ăn chăn nuôi.