Гідроліз

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук
Загальний вигляд реакції гідролізу

Гідроліз (від дав.-гр. ὕδωρ — вода і λύσις — розкладання)  — реакція обмінного розкладу між речовиною й водою, один із видів сольволізу. При гідролізі солей утворюються кислоти та луги. Органічні сполуки гідролізуються в присутності кислот (кислотний гідроліз) або лугів (лужний гідроліз).

Типи[ред.ред. код]

Гідроліз - хімічний процес, різновид сольволізу, в якому вихідні молекули розкладаються при участі молекули води з виходом нових речовин.

Найпоширеніший в неорганічній хімії тип гідролізу відбувається, коли сіль слабкої кислоти або слабкої основи (чи обидвох) розчиняють у воді. Сіль розпадається на позитивні і негативні іони. Наприклад, ацетат натрію дисоціює в воді на ацетат-іони та іони натрію. Іони натрію з іонами гідроксиду реагують дуже мало, в той час як ацетат-іони сполучаються з іонами водню краще, з отриманням молекули оцтової кислоти. Кінцевим результатом є відносне переважання гідроксильних іонів, тобто середовище стає оснóвним.

Гідроліз солей[ред.ред. код]

Гідроліз солей- різновид реакцій гідролізу, обумовленого протіканням реакцій іонного обміну в розчинах (переважно, водних) розчинних солей-електролітів. Рушійною силою процесу є взаємодія іонів з водою, що приводить до утворення слабкого електроліту в іонному або (рідше) молекулярному вигляді («зв'язування іонів»).

Розрізняють оборотний і необоротний гідроліз солей :

  • Гідроліз солі слабкої кислоти і сильної основи (гідроліз за аніоном):

\mathsf{CO_3^{2-} + H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + OH^-}

\mathsf{Na_2CO_3 + H_2O \rightleftharpoons NaHCO_3 + NaOH}

(Розчин має слаболужне середовище, реакція протікає оборотно, гідроліз по другому щаблі протікає в незначній мірі)

  • Гідроліз солі сильної кислоти і слабкої основи (гідроліз за катіоном):

\mathsf{Cu^{2+} + H_2O \rightleftharpoons CuOH^+ + H^+}

\mathsf{CuCl_2 + H_2O \rightleftharpoons CuOHCl + HCl}

(Розчин має слабокисле середовище, реакція протікає оборотно, гідроліз по другому щаблі протікає в незначній мірі)

  • Гідроліз солі слабкої кислоти і слабкої основи:

\mathsf{2Al^{3+} + 3S^{2-} +6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow}

\mathsf{Al_2S_3 +6H_2O \rightarrow 2Al(OH)_3\downarrow + 3H_2S\uparrow}

(Рівновага зміщена в бік продуктів, гідроліз протікає практично повністю, тому що обидва продукти реакції виходять із зони реакції у вигляді осаду чи газу).

Сіль сильної кислоти і сильної основи не піддається гідролізу, тому розчин нейтральний.

Ступінь гідролізу[ред.ред. код]

Під ступенем гідролізу розуміється відношення кількості (концентрації) солі, яка піддається гідролізу, до загальної кількості (концентрації) розчиненої солі. Позначається α (або гідр ); α = ( гідр / заг ) · 100% де гідр  - число молейгидролизованной солі, заг  - загальна кількість молей розчиненої солі. Ступінь гідролізу солі тим вище, чим слабкіше кислота або основа, її утворюють.

Роль гідролізу в органічній хімії[ред.ред. код]

При нормальних умовах відбувається тільки кілька реакцій між водою та органічними сполуками. Загалом, сильні кислоти або луги додаються як каталізатори гідролізу, якщо сама вода не дає ніякого ефекту.

Кислотно/основно-каталізований гідроліз дуже поширений, одним із прикладів його є гідроліз амідів або ефірів. Він відбувається, коли нуклеофіл (частинка з неподіленими парами електронів, наприклад, молекула води або гідроксильний іон) атакує вуглець карбонільної групи ефіру або аміду. У водному середовищі гідроксильні іони є кращими нуклеофілами, ніж диполі води. За умов кислотного каталізу карбонільні групи стають протонованими, і це призводить до спрощення нуклеофільної атаки. Продукти гідролізу - сполуки, що містять карбоксильну групу.

Класичний приклад гідролізу естеру - омилення. Це гідроліз тригліцеридів (жиру) з водної основи під дією, наприклад, гідроксиду натрію (NaOH). Під час процесу утворюється гліцерин, і жирні кислоти реагують з основами, перетворюючи їх у солі, які називаються милами і використовуються в домашньому господарстві.

Крім того, гідроліз — важливий процес у рослинних і тваринних організмах, найбільш значущі приклади - обмін речовин і зберігання енергії. Всі живі клітини вимагають постійного енергопостачання для двох основних цілей: біосинтезу макро- і мікромолекул та активного транспорту іонів і молекул через клітинні мембрани. Енергія, одержувана від окислення поживних речовин, не використовується безпосередньо, напряму, а направляється в спеціальні молекули зберігання енергії - аденозинтрифосфат (АТФ), - за допомогою складних і багатоступінчатих реакцій.

Молекули АТФ містять пірофосфатні зв'язки (утворених, коли об'єднуються дві одиниці фосфату), що виділяють енергію в процесі гідролізу. АТФ може піддаватися гідролізу двома способами: видалення кінцевого фосфату у формі аденозину (АДФ) і неорганічного фосфату, або видалення кінцевого дифосфату для отримання аденозину монофосфату (АМФ) і пірофосфату. Пірофосфат може гідролізувати далі з утворенням орто-фосфатів. Виділена енергія дозволяє перебіг інших реакцій біосинтезу, які не відбуваються самовільно.

Крім того, в живих системах більшість біохімічних реакцій, в тому числі гідроліз АТФ, відбувається за умов ферментативного каталізу. Каталітична дія ферментів уможливлює гідроліз білків та жирів, біохімічне розщеплення масел і вуглеводів. Як приклад можна розглянути протеази, ферменти, що допомагають травленню, викликаючи гідроліз пептидних зв'язків у білках. Вони каталізують гідроліз пептидних зв'язків в пептидному ланцюзі, на відміну від екзопептидаз, які каталізують гідроліз кінцевого пептиду, звільнюючи окремі вільні амінокислоти.

Однак, протеази не каталізують гідроліз всіх видів білків. Їх дія стерео-селективна: тільки білки з певною третинною структурою. Тому що необхідна певна орієнтація молекули, щоб амідна група перебувала в визначеному місці для каталізу. Ця специфіка зберігає цілісність інших білків, таких як гормони, і, отже, біологічна система продовжує функціонувати в звичайному режимі.

Див. також[ред.ред. код]

Література[ред.ред. код]