Приклади гідролізу (солей, кислот, основ, органічних С)

The гідроліз, в хімії це реакція подвійного розкладання з водою в якості одного з реагентів. Тому, якщо з'єднання представлено формулою AB, в якій A і B є атомами або групами, а вода представлена ​​формулою HOH, реакцію гідролізу можна представити оборотним хімічним рівнянням: AB + HOH AH + BOH.

Реагенти, відмінні від води і продуктів гідролізу, можуть бути нейтральними молекулами - як у більшості гідролізу, що включає органічні сполуки - або іонні молекули, як і при гідролізі солей, кислот і основ.

У біотехнології та живих організмах ці речовини часто є полімерами (Encyclopædia Britannica, 2016).

Слово походить від гідро, грецької для води, і лізису, що означає "розв'язувати". Гідроліз означає відділення хімічних речовин, коли вони додаються до води.

Три основні типи гідролізу - гідроліз солей, гідроліз кислот і гідроліз підстав.

Індекс

• 1 Гідроліз солей
• 2 Гідроліз кислот
• 3 Базовий гідроліз
• 4 Гідроліз органічних сполук
• 5 Приклади гідролізу
• 6 Посилання

Гідроліз солей

У воді солі дисоціюють з утворенням іонів (повністю або не повністю в залежності від відповідної постійної розчинності, Ks).

Гідроліз, що включає іонні сполуки, може бути проілюстровано хімічними змінами, які відбуваються у водному розчині солі ацетату натрію.

У розчині поділяються іонні складові солі (ацетатний іон і іон натрію). Молекули води об'єднують з іонами ацетату з утворенням оцтової кислоти і гідроксид-іонів.

CH₃COONa + H₂O → CH₃COOH + Na⁺ + OH^-

Оцтова кислота оборотно дисоціює на іони ацетату і іони водню, але лише в дуже малій мірі, так що вміст іонів розчину в основному є іонами натрію і гідроксиду. Таким чином, рішення має базові властивості (тобто змінюється на лакмусовий папір від червоного до синього).

Іншим прикладом гідролізу солей є хлорид натрію, який у водному розчині розбиває іонні зв'язки солі, сольватированной водою, як показано на Фіг.1 (Patrina Kim, 2015).

Фігура 1: гідроліз хлориду натрію

Кислотний гідроліз

Вода може діяти як кислота або основа, заснована на теорії кислоти Бренстеда-Лоурі. Якщо вона діє як кислота Бренстеда-Лоурі, то молекула води подарує протон (H +), також написаний як іон гідронію (H3O) ⁺).

Якщо вона виступає в якості бази Бронштеда-Лоурі, вона буде приймати протон (H ⁺). Реакція кислотного гідролізу дуже схожа на реакцію дисоціації кислоти.

CH₃COOH + H₂O. CH₃COO^- + H₃O⁺

У попередній реакції протон Н⁺ оцтової кислоти (СН₃СООН) подається у воду, продукуючи Н₃O⁺ і СН₃COO^- . Зв'язки між Н⁺ і СН₃COO^- порушуються додаванням молекул води.

Реакція з СН₃СООН, слабка кислота, подібна реакції кислотної дисоціації, і вода утворює кон'юговану основу і іон гідронію. Коли гідролізується слабка кислота, одержують іон гідронію (Illustrated Glossary of Organic Chemistry, S.F.).

Базовий гідроліз

Основна реакція гідролізу буде аналогічно реакції основної дисоціації. Загальною слабкою базою, що дисоціює у воді, є аміак:

NH₃+H₂O⇌NH₄⁺+OH^-

При гідролізі аміаку молекула аміаку приймає протон з води (тобто вода діє як кислота Бронштеда-Лоурі), виробляючи гідроксидний аніон (OH).^-).

Подібно до основної реакції дисоціації, аміак утворює амоній і гідроксид з додаванням молекули води.

Гідроліз органічних сполук

Гідроліз, що включає органічні сполуки, може бути проілюстровано реакцією води з ефіром карбонової кислоти.

Всі ці складні ефіри мають загальну формулу RCO-OR ', в якій R і R' є комбінованими групами (наприклад, якщо R і R 'обидва представляють метильної групи, СН₃, складний ефір метилацетат).

Гідроліз включає кілька стадій, з яких найбільш повільним є утворення ковалентного зв'язку між атомом кисню молекули води і ефірним атомом вуглецю..

У послідовних стадіях, які є дуже швидкими, порушується вуглець-киснева зв'язок складного ефіру, і іони водню відокремлюються від вихідної молекули води і зв'язуються з зароджується молекулою алкоголю. Повна реакція представлена ​​рівнянням:

RCO-OR '+ H2O → RCO-OH + R'-OH.

Там, де RCO-OH позначає молекулу карбонової кислоти, R'-OH позначає молекулу спирту і тире являють собою ковалентні зв'язки, які розриваються або утворюються під час реакції. Фігура 2 ілюструє приклад гідролізу метилацетату (Clark, 2004) \ t.

Фігура 2: гідроліз метилацетату

Реакції гідролізу в живих організмах проводять за допомогою каталізу класом ферментів, відомих як гідролази.

Біохімічні реакції, які розкладають полімери, такі як білки (пептидні зв'язки між амінокислотами), нуклеотиди, складні цукру і крохмаль, і жири каталізуються цим класом ферментів.

У цьому класі ліпази, амілази та протеїнази гідролізують відповідно жири, цукру і білки (Boundless, 2016).

Бактерії та гриби, які розкладають целюлозу, відіграють особливу роль у виробництві паперу та інших повсякденних застосувань біотехнології, оскільки вони мають ферменти (целюлази та естерази), які можуть розщеплювати целюлозу у полісахариди (полімери молекул цукру) або глюкозу липкість.

Наприклад, протеїназу додавали до клітинного екстракту, щоб гідролізувати пептиди і виробляти суміш вільних амінокислот (Phillips, 2016)..

Приклади гідролізу

Розчин солі слабкої кислоти або основи у воді є прикладом реакції гідролізу. Сильні кислоти також можуть бути гідролізовані. Наприклад, розчинення сірчаної кислоти у воді виробляє гідроніум і бісульфат.

Гідроліз цукру має свою назву: оцукрювання. Наприклад, цукроза цукру може піддаватися гідролізу, щоб розщепити його на складові цукру, глюкозу і фруктозу.

Іншим типом реакції гідролізу є каталітичний гідроліз на основі кислот. Прикладом може бути гідроліз амідів.

У біологічних системах гідроліз каталізується ферментами. Хорошим прикладом є гідроліз енергетичної молекули АТФ. Каталізується гідроліз також використовується для перетравлення білків, вуглеводів і ліпідів (Helmenstine, 2017).

Список літератури

1. (2016, 26 травня). Гідроліз. Взяті з безмежних: boundless.com.
2. Clark, J. (2004). МЕХАНІЗМ КИСЛОТНОГО КАТАЛІЗОВАНОГО ГІДРОЛІЗУ ЕСТЕРІВ. Отримано з chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
3. Енциклопедія Британіка. (2016, 16 листопада). Гідроліз. Взяті з Британії: britannica.com.
4. Helmenstine, A. M. (2017, 23 березня). Визначення і приклади гідролізу. Взяті з thoughtco: thoughtco.com.
5. Ілюстрований словник органічної хімії. (S.F.). Взяті з chem.ucla.edu: web.chem.ucla.edu.
6. Патріна Кім, Г. Г. (2015, 20 жовтня). Гідроліз. Взяті з chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
7. Філліпс, Т. (2016, 16 вересня). Пояснення гідролізу. Взяті з балансу: thebalance.com.