HIDROLĪZE: NO KĀ SASTĀV UN REAKCIJU PIEMĒRI - ĶĪMIJA - 2025

Hidrolīze ir ķīmiska reakcija, kas var rasties molekulu vai jonu gan neorganisko un organisko, un ietver līdzdalību ūdeni līdz laušanas tās saitēm. Tās nosaukums cēlies no grieķu valodas, ūdens “hidro” un “plīsuma”.

Ūdens molekula H ₂ O izveido līdzsvaru ar vāju skābju un bāzu sāļu joniem, šī koncepcija pirmo reizi parādās vispārējos ķīmijas un analītiskās ķīmijas pētījumos. Tāpēc tā ir viena no vienkāršākajām ķīmiskajām reakcijām.

Hidrolīzes reakcijas vispārīgais vienādojums. Avots: Gabriel Bolívar.

Vairākos hidrolīzes piemēros tikai ūdens nespēj izjaukt noteiktu kovalento saiti. Kad tas notiek, procesu paātrina vai katalizē barotnes paskābināšana vai sārmināšana; tas ir, klātbūtnē H ₃ O ⁺ vai OH ^- joniem , attiecīgi. Ir arī fermenti, kas katalizē hidrolīzi.

Hidrolīze ieņem īpašu vietu attiecībā uz biomolekulēm, jo ​​saites, kas kopā satur to monomērus, noteiktos apstākļos ir jutīgas pret hidrolīzi. Piemēram, pateicoties glikozidāzes enzīmu darbībai, cukuri tiek hidrolizēti, lai sadalītu polisaharīdus to veidojošajos monosaharīdos.

Kas ir hidrolīze?

Augšējā attēlā ir izskaidrota hidrolīze. Ņemiet vērā, ka ne tikai molekula vai substrāts (ja fermenti mediē) sašķeļ tā saiti, bet arī pats ūdens, kas “saplīst” H ⁺ un OH ^- kur H ⁺ beidzas ar A, un OH ^- ar B. AB Tāpēc tas reaģē ar ūdens molekulu, veidojot divus produktus - AH un B-OH.

Tāpēc hidrolīze ir pretēja reakcija uz kondensāciju. Kondensācijā divus produktus, teiksim AH un B-OH, apvieno mazas molekulas - ūdens - atbrīvošana. Hidrolīzē molekula tiek patērēta, savukārt kondensācijā tā tiek atbrīvota vai veidojas.

Atgriežoties pie cukuru piemēra, pieņemsim, ka AB atbilst saharozes dimēram, kur A apzīmē glikozi un B apzīmē fruktozi. Glikozīdisko saiti AB var hidrolizēt, lai iegūtu divus monosaharīdus atsevišķi un šķīdumā, un tas pats notiek ar oligo un polisaharīdiem, ja fermenti meditē šādas reakcijas.

Ņemiet vērā, ka šajā, AB reakcijā, bultiņai ir tikai viens virziens; tas ir, tā ir neatgriezeniska hidrolīze. Tomēr daudzas hidrolīzes faktiski ir atgriezeniskas reakcijas, kas sasniedz līdzsvaru.

Hidrolīzes reakciju piemēri

- ATP

ATP ir stabils starp pH vērtībām no 6,8 līdz 7,4. Tomēr pie ārkārtējām pH vērtībām tas spontāni hidrolizējas. Dzīvās būtnēs hidrolīzi katalizē fermenti, kas pazīstami kā ATPāzes:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Šī reakcija ir izteikti eksergoniska, jo ADP entropija ir lielāka nekā ATP. Gibba brīvās enerģijas (ΔGº) variācijas ir - 30,5 kJ / mol. ATP hidrolīzes rezultātā iegūtā enerģija tiek izmantota daudzās endergoniskās reakcijās.

Saistītās reakcijas

Dažos gadījumos savienojuma (A) pārvēršanai savienojumā (B) tiek izmantota ATP hidrolīze.

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

- Ūdens

Divas ūdens molekulas var savstarpēji reaģēt hidrolīzē:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

It kā viena no šīm ūdens molekulām saplīst H ⁺ un OH ^- , un H ⁺ saistās ar citas ūdens molekulas skābekļa atomu, kas rada hidronija jonu H ₃ O ⁺ . Šī reakcija, nevis hidrolīze, ir saistīta ar ūdens autoionizāciju vai autoprotolīzi.

- olbaltumvielas

Olbaltumvielas ir stabilas makromolekulas, un, lai panāktu pilnīgu hidrolīzi aminoskābēs, kuras tās veido, ir nepieciešami ārkārtēji apstākļi; piemēram, sālsskābes (6 M) koncentrācija un augsta temperatūra.

Tomēr dzīvām būtnēm ir piešķirts fermentatīvs arsenāls, kas ļauj olbaltumvielas hidrolizēt par aminoskābēm divpadsmitpirkstu zarnā. Fermentus, kas iesaistīti olbaltumvielu gremošanā, gandrīz pilnībā izdala aizkuņģa dziedzeris.

Ir eksopeptidāzes fermenti, kas noārda olbaltumvielas, sākot no to galiem: aminopeptidāze aminoskābes galā un karboksipeptidāze karboksilgrupas galā. Endopeptidāzes fermenti savu darbību veic olbaltumvielu ķēdē, piemēram: tripsīns, pepsīns, himotripsīns utt.

- amīdi un esteri

Amīdi, sildot sārmainā vidē, rada karbonskābi un amīnu:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Esteri ūdens vidē tiek hidrolizēti līdz karbonskābei un spirtam. Procesu katalizē bāze vai skābe:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Šī ir slavenā pārziepjošanas reakcija.

- Skābju bāze

Ūdenī vairākas sugas tiek hidrolizētas, lai paskābinātu vai sārminātu ūdens vidi.

Pamata sāls pievienošana

Nātrija acetāts, pamata sāls, disociē ūdens, lai iegūtu Na ⁺ (nātrija) un CH ₃ COO ^- (acetāta veidā) jonus . Tās valence ir saistīts ar to, ka acetāts hidrolizē, lai radītu OH ^- jonus , bet ar nātrija paliek nemainīgs:

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

OH ^- atbild par pH paaugstināšanos un bāzes veidošanos.

Skābes sāls pievienošana

Amonija hlorīdu (NH ₄ Cl) veido hlorīda jons (Cl ^- ) no sālsskābes (HCl), stipra skābe un amonija katjons (NH ₄ ⁺ ) no amonija hidroksīda (NH ₄ OH). , vāja bāze. Cl ^- nesadalās ūdenī, bet amonija katjonu ūdenī pārveido šādi:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Amonija katjona hidrolīze rada protonus, kas palielina ūdens vides skābumu, attiecībā uz kuru tiek secināts, ka NH ₄ Cl ir skābes sāls.

Pievienojot neitrālu sāli

Nātrija hlorīds (NaCl) ir sāls produkts, kas rodas spēcīgas bāzes (NaOH) un spēcīgas skābes (HCl) reakcijā. Izšķīdinot nātrija hlorīdu ūdenī, veidojas nātrija katjons (Na ⁺ ) un anjons (Cl ^- ). Abi joni neizkliedējas ūdenī, tāpēc tie nepievieno H ⁺ vai OH ^- , saglabājot nemainīgu pH līmeni.

Tāpēc nātrija hlorīds tiek uzskatīts par neitrālu sāli.

Atsauces

1. Mathews, CK, van Holde, KE un Ahern, KG (2002). Bioķīmija. (Trešais izdevums). Rediģēt. Pīrsons-Addisons Veslijs.
2. Vaitens, Deiviss, Peks un Stenlijs. (2008). Ķīmija (8. izd.). CENGAGE mācīšanās.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. gada 13. janvāris). Hidrolīze: definīcija un piemēri. Atgūts no: domaco.com
4. Terēze Filipsa. (2019. gada 28. aprīlis). Hidrolīzes procesa skaidrojums. Atgūts no: thebalance.com
5. Enciklopēdijas Britannica redaktori. (2016, 16. novembris). Hidrolīze. Encyclopædia Britannica. Atgūts no: britannica.com
6. Wikipedia. (2019. gads). Hidrolīze. Atgūts no: en.wikipedia.org