Pamiętasz z pewnością, że roztwory dzielą się na trzy główne typy: roztwory właściwe, koloidalneukład koloidalnykoloidalne oraz zawiesiny. To, co je od siebie odróżnia, to średnica cząstek fazy rozproszonej (składnik, który chcemy rozpuścić) w fazie rozpraszającej, czyli w rozpuszczalniku. W tym rozdziale zajmiemy się koloidami, a właściwie jednym szczególnym, z punktu widzenia nauki w szkole średniej, typem roztworu koloidalnego, czyli wodnym roztworem białek.

Koloidy należą do mieszanin niejednorodnych, heterogenicznych, w których średnica cząstek fazy rozproszonej mieści się w przedziale od ${10}^{-9}$ do ${10}^{-7} \text{m}$ (czyli od $1$ do $100 \text{nm}$). W roztworze wodnym białka fazą rozproszoną jest np. białko jaja kurzego, a fazą rozpraszającą (rozpuszczalnikiem) woda.

Białka to makrocząsteczki, które występują w każdym żywym organizmie. Musimy pamiętać, że istnieje wiele typów białek, a funkcje, jakie spełniają są bardzo różnorodne. Jednak wszystkie białka łączy to, że są zbudowane z dużej liczby reszt jednostek aminokwasowych połączonych w długi łańcuch. Istotne jest również to, że łańcuchy te zawierają wiele hydrofilowych (polarnych) elementów strukturalnych. A ta cecha z kolei jest kluczowa w tym rozdziale.

Wyobraź sobie, że rozpuszczamy białko jaja kurzego w wodzie.

Obserwujemy wówczas, że białko „wisi” w wodzie, a po dokładnym wymieszaniu, tworzy się emulsja. Otrzymaliśmy typowy roztwór koloidalny.

Przyczyną powstawania koloidu jest duży rozmiar cząsteczek białka. Oddziałują one solwatacyjnie z cząsteczkami wody. Innymi słowy są przez wodę hydratowane. A hydratacja to proces otaczania cząsteczek rozpuszczanego związku chemicznego przez wodę. To zjawisko jest możliwe dzięki własnościom polarnym wody oraz obecności w łańcuchach aminokwasowych białek grup polarnych, takich jak np.:

• $—\text{COOH}$ (grupa karboksylowa),

• $—{\text{NH}}_2$ (grupa aminowa),

które oddziałują z wodą za pomocą wiązań wodorowych.

R1Nlslw8QVKls

Ilustracja dotyczy solwatacji (otaczania) białka przez cząsteczki wody. Cząsteczki wody przedstawiono za pomocą modeli kulkowych: atom tlenu stanowi czerwona kulka, a dwa atomy wodoru stanowią dwie białe kulki znacznie mniejsze niż atomy tlenu. Atomy wodoru znajdują się blisko siebie, co odwzorowuje kształt cząsteczki wody, w której kąty pomiędzy atomami są mniejsze niż 180 stopni. Białko zostało przedstawione za pomocą jasnożółtego owalu z pomarańczową obwódką. W środku owalu umieszczono napis: "białko". Szesnaście cząsteczek wody otaczają cząsteczkę białka; cząsteczki wody ustawiają się w ten sposób, że są zwrócone atomami wodoru w kierunku cząsteczki białka.

Kiedy mamy już przygotowany roztwór białka w wodzie, to wyobraźmy sobie, że dodajemy do niego nasycony roztwór soli kuchennej ($\text{NaCl}$). Obserwujemy wówczas zmianę konsystencji. Roztwór białka robi się gęstszy i powstają w nim białe grudki. Natomiast kiedy dodamy do roztworu wodę, to zaobserwujemy ponowne utworzenie roztworu koloidalnego.

R8Jhs96ACBqdC

Ilustracja dotyczy zjawiska wysalania białka przy pomocy chlorku sodu. Na samej górze ilustracji umieszczono cząsteczkę białka otoczoną cząsteczkami wody. Cząsteczki wody przedstawiono za pomocą modeli kulkowych: atom tlenu stanowi czerwona kulka, a dwa atomy wodoru stanowią dwie białe kulki znacznie mniejsze niż atomy tlenu. Atomy wodoru znajdują się blisko siebie, co odwzorowuje kształt cząsteczki wody, w której kąty pomiędzy atomami są mniejsze niż 180 stopni. Białko zostało przedstawione za pomocą jasnożółtego owalu z pomarańczową obwódką. W środku owalu umieszczono napis: "białko". Szesnaście cząsteczek wody otaczają cząsteczkę białka; cząsteczki wody ustawiają się w ten sposób, że są zwrócone atomami wodoru w kierunku cząsteczki białka.Pod cząsteczką białka znajduje się niebieska strzałka skierowana w dół, a obok niej napis: + chlorek sodu. Poniżej napisu znajduje się model kulkowy cząsteczki chlorku sodu: duża zielona kulka z oznaczeniem ${\text{Cl}}^{-}$ oraz dużo mniejsza szara kulka z oznaczeniem ${\text{Na}}^{+}$. Poniżej przedstawiono efekt otrzymany w wyniku wysalania białka. Anion chlorkowy jest otoczony sześcioma cząsteczkami wody, w których oznaczono atomy wodoru ładunkiem dodatnim, czyli znakiem plus. Cząsteczki ulokowane są atomami wodoru w kierunku aniony chlorkowego. Po prawej stronie znajduje się kation sodu otoczony sześcioma cząsteczkami wody, ustawionymi tym razem atomem tlenu do kationu. Na atomach tlenu zaznaczono ładunek ujemny przy pomocy znaku minus. Na samym dole ilustracji znajduje się cząsteczka białka, przedstawiona jako jasnożółty owal z pomarańczową ramką i napisem białko. Wokół tej cząsteczki nie ma żadnych cząsteczek wody.

Po dodaniu soli metalu lekkiego, otoczka solwatacyjna tworzona przez wodę zostaje zniszczona. Jony mocnego elektrolitu są silniej solwatowane niż białko. Następuje wówczas wytrącenie białka z roztworu w postaci charakterystycznego osadu – żelużelżelu. Jest to proces koagulacji odwracalnej,koagulacja odwracalnakoagulacji odwracalnej, czyli wysalania. Po dodaniu wody, białko przyjmuje pierwotną postać, ponieważ nadmiar wody odbudowuje otoczkę hydratacyjną. Takie ponowne przejście żelu w zolzol zol nazywane jest peptyzacją.peptyzacja peptyzacją.

Należy pamiętać, że proces wysalania nie niszczy struktur białka, co wiąże się z zachowaniem przez białko swojej biochemicznej funkcjonalności. Koagulację odwracalną powodują tylko nasycone roztwory soli metali lekkich oraz amonowych.

Ciekawostka

Popularnym sposobem konserwacji śledzi było ich solenie. Śledzie układano w beczkach i zasypywano grubą warstwą soli w czasach, kiedy transport trwał kilkanaście dni. W ten sposób przedłużano termin ich spożycia. Następnie śledzie były tak długo moczone w wodzie, aż pozbyto się nadmiaru soli, by mogły być gotowe do konsumpcji. Tę metodę wykorzystuje się w kuchni do dzisiaj.

R1cuHOplkNxNO

Ilustracja przedstawia jedną roladkę śledziową, przebitą dwiema grubymi wykałaczkami i położoną na niej gałązką rozmarynu. Roladka leży na blacie, a wokół niej rozsypane są zioła.

Słownik

Bibliografia

Danikiewicz W., Część $\mathit{\text{III}}$. Chemia organiczna, Warszawa 2009.

Kaznowski K., Chemia.Vademecum maturalne, Warszawa 2016.

McMurry J., Chemia organiczna, Warszawa 2000.

McMurry J., Chemia organiczna, Warszawa 2016.

Morrison R. T., Boyd R. N., Chemia organiczna, Warszawa 1985.