ГІДРОЛІЗ: З ЧОГО ВІН СКЛАДАЄТЬСЯ І ПРИКЛАДИ РЕАКЦІЙ - ХІМІЯ - 2024

Гідролізу є хімічною реакцією , яка може відбуватися в молекулах або іони як неорганічних і органічних, і передбачає участь води до порушення його облігацій. Його назва походить від грецької, "гідро" води та "лізис" розриву.

Молекула води, H ₂ O, встановлює рівновагу з іонами солей слабких кислот і основ, це поняття з'являється вперше в загальних дослідженнях хімії та в аналітичній хімії. Тому це одна з найпростіших хімічних реакцій.

Загальне рівняння для реакції гідролізу. Джерело: Габріель Болівар.

У кількох прикладах гідролізу лише вода не в змозі розірвати певний ковалентний зв’язок. Коли це відбувається, процес прискорюється або каталізується шляхом підкислення або лугу середовища; тобто в присутності H ₃ O ⁺ або OH ^- іонів відповідно. Також є ферменти, що каталізують гідроліз.

Гідроліз займає особливе місце щодо біомолекул, оскільки зв’язки, які утримують мономери разом, піддаються гідролізу за певних умов. Наприклад, цукри гідролізуються для руйнування полісахаридів на складові моносахариди завдяки дії ферментів глюкозидази.

Що таке гідроліз?

Зображення вище пояснює, що таке гідроліз. Зауважимо, що не тільки молекула або субстрат (якщо ферменти опосередковуються) порушують свою зв’язок, але і сама вода, яка "розривається" на Н ⁺ і ОН ^- , де Н ⁺ закінчується на А, а ОН ^- на B. AB Тому він реагує з молекулою води, даючи два продукти - AH та B-OH.

Таким чином, гідроліз є протилежною реакцією на конденсацію. У конденсації два продукти, скажімо, AH і B-OH, об'єднуються за допомогою вивільнення невеликої молекули: вода. При гідролізі молекула витрачається, при конденсації вона виділяється або виробляється.

Повертаючись до прикладу цукрів, припустимо, що AB відповідає димеру сахарози, де A являє собою глюкозу, а B являє фруктозу. Глікозидну зв’язок АВ можна гідролізувати, щоб утворювати два моносахариди окремо та у розчині, і те саме відбувається з оліго та полісахаридами, якщо ферменти опосередковують такі реакції.

Зауважте, що в цій реакції, як у AB, стрілка має лише один напрямок; тобто це незворотний гідроліз. Однак багато гідролізу насправді є оборотними реакціями, які досягають рівноваги.

Приклади реакцій гідролізу

- АТФ

АТФ стабільний між значеннями рН 6,8 та 7,4. Однак при екстремальних значеннях pH він гідролізується спонтанно. У живих істот гідроліз каталізується ферментами, відомими як АТФази:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Ця реакція сильно екстрегонічна, оскільки ентропія АДФ більша, ніж АТФ. Варіація вільної енергії Гіббса (ΔGº) становить - 30,5 кДж / моль. Енергія, що утворюється при гідролізі АТФ, використовується в численних ендергонічних реакціях.

Сполучені реакції

У деяких випадках гідроліз АТФ застосовується для перетворення сполуки (А) в сполуку (В).

A + ATP + H ₂ O <=> B + ADP + Pi + H ⁺

- Вода

Дві молекули води можуть реагувати між собою при очевидному гідролізі:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

Начебто одна з цих молекул води розламується на Н ⁺ та ОН ^- , Н ⁺ збирається зв’язуватися з атомом кисню іншої молекули води, що спричиняє іон гідронію H ₃ O ⁺ . Ця реакція, а не гідроліз, стосується автоіонізації або автопротолізу води.

- Білки

Білки - це стійкі макромолекули і для досягнення їх повного гідролізу в амінокислотах, що їх складають, необхідні екстремальні умови; наприклад концентрація соляної кислоти (6 М) і висока температура.

Однак живі істоти наділені ферментативним арсеналом, який дозволяє гідролізу білків на амінокислоти в дванадцятипалій кишці. Ферменти, що беруть участь у перетравленні білка, майже повністю секретуються підшлунковою залозою.

Існують ферменти екзопептидази, які деградують білки, починаючи з їх кінців: амінопептидаза в кінці амінопептиду та карбоксипептидаза на карбоксильному кінці. Ферменти ендопептидази здійснюють свою дію всередині білкового ланцюга, наприклад: трипсин, пепсин, хімотрипсин тощо.

- Аміди та складні ефіри

При нагріванні в лужному середовищі аміди утворюють карбонову кислоту та амін:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Ефіри у водному середовищі гідролізуються до карбонової кислоти та спирту. Процес каталізується або підставою, або кислотою:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Це відома реакція омилення.

- Кислотно-основні

У воді кілька видів гідролізуються для підкислення або лугу водного середовища.

Додавання основної солі

Ацетат натрію, основна сіль, дисоціює у воді з отриманням іонів Na ⁺ (натрію) та СН ₃ СООН ^- (ацетату). Його основність це пов'язано з тим , що ацетат гідролізується для генерації ОН ^- іонів , в той час як натрій залишається незмінним:

CH ₃ COO ^- + H ₂ O <=> CH ₃ COOH + OH ^-

ОН ^- відповідає за підвищення рівня pH і його становлення.

Додавання кислої солі

Хлорид амонію (NH ₄ Cl) утворюється іоном хлориду (Cl ^- ) з соляної кислоти (HCl), сильної кислоти, а катіоном амонію (NH ₄ ⁺ ) з гідроксиду амонію (NH ₄ OH) , слабка основа. Cl ^- не дисоціює у воді, але катіон амонію перетворюється у воду наступним чином:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

При гідролізі катіону амонію утворюються протони, які підвищують кислотність водного середовища, для чого робиться висновок, що NH ₄ Cl - це кислотна сіль.

Додавання нейтральної солі

Хлорид натрію (NaCl) - продукт солі реакції сильної основи (NaOH) з сильною кислотою (HCl). При розчиненні хлориду натрію у воді утворюються катіон натрію (Na ⁺ ) та аніон (Cl ^- ). Обидва іони не дисоціюють у воді, тому вони не додають Н ⁺ або ОН ^- , підтримуючи свій pH постійним.

Тому, як кажуть, хлорид натрію є нейтральною сіллю.

Список літератури

1. Mathews, CK, van Holde, KE та Ahern, KG (2002). Біохімія. (Третє видання). Редагувати. Пірсон-Аддісон Веслі.
2. Віттен, Девіс, Пек і Стенлі. (2008). Хімія (8-е видання). CENGAGE Навчання.
3. Гельменстін, Анна Марі, к.т.н. (13 січня 2019 р.). Гідроліз: визначення та приклади. Відновлено з: thinkco.com
4. Тереза ​​Філіпс. (28 квітня 2019 р.). Пояснення процесу гідролізу. Відновлено з: thebalance.com
5. Редактори Encyclopeedia Britannica. (2016 р., 16 листопада). Гідроліз. Encyclopædia Britannica. Відновлено: britannica.com
6. Вікіпедія. (2019). Гідроліз. Відновлено з: en.wikipedia.org