HIDROLIZA: KAJ SESTAVLJA IN PRIMERI REAKCIJ - KEMIJA - 2026

Hidrolize je kemična reakcija, ki se lahko pojavijo pri molekul ali ionov tako anorganskih in organskih, ter vključuje sodelovanje vodi k lomljenju njenih vezi. Ime izvira iz grščine, "hidro" vode in "liza" rupture.

Molekula vode, H ₂ O, vzpostavi ravnotežje z ioni soli šibkih kislin in baz, ta koncept se prvič pojavi v splošnih študijah kemije in v analitični kemiji. Gre torej za eno najpreprostejših kemičnih reakcij.

Splošna enačba za reakcijo hidrolize. Vir: Gabriel Bolívar.

V več primerih hidrolize samo voda ne more prekiniti določene kovalentne vezi. Ko se to zgodi, postopek pospešimo ali kataliziramo z nakisanjem ali alkalizacijo medija; to pomeni, da v prisotnosti H ₃ O ⁺ ali OH ^- ionov oz. Prav tako obstajajo encimi, ki katalizirajo hidrolizo.

Hidroliza zaseda posebno mesto glede biomolekul, saj so vezi, ki držijo svoje monomere skupaj, pod določenimi pogoji dovzetne za hidrolizo. Na primer, sladkorji hidrolizirajo, da razgradijo polisaharide v sestavne monosaharide, zahvaljujoč delovanju encimov glukozidaze.

Kaj je hidroliza?

Zgornja slika pojasnjuje, kaj je hidroliza. Upoštevajte, da ne samo molekula ali substrat (če encimi posredujejo) pretrgajo svojo vez, ampak tudi sama voda, ki se "zlomi" na H ⁺ in OH ^- , kjer se H ⁺ konča z A, OH ^{- pa} z B. AB Zato reagira z molekulo vode, pri čemer nastaneta dva produkta, AH in B-OH.

Hidroliza je torej nasprotna reakcija na kondenzacijo. V kondenzaciji sta dva izdelka, recimo AH in B-OH, združena s sproščanjem majhne molekule: voda. Pri hidrolizi se molekula porabi, pri kondenzaciji pa se sprosti ali proizvede.

Vrnimo se k primeru sladkorjev, predpostavimo, da AB ustreza dimeru saharoze, kjer A predstavlja glukozo, B pa fruktozo. Glikozidno vez AB lahko hidroliziramo, da nastaneta dva monosaharida ločeno in v raztopini, enako pa se zgodi z oligo in polisaharidi, če encimi posredujejo pri takšnih reakcijah.

Upoštevajte, da ima puščica v tej reakciji samo eno smer; torej gre za nepovratno hidrolizo. Vendar so številne hidrolize v resnici reverzibilne reakcije, ki dosežejo ravnovesje.

Primeri reakcij hidrolize

- ATP

ATP je stabilen med pH vrednostmi 6,8 in 7,4. Vendar se pri ekstremnih pH vrednostih spontano hidrolizira. V živih bitjih hidrolizo katalizirajo encimi, znani kot ATPaze:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Ta reakcija je močno ekstrogonična, saj je entropija ADP večja kot pri ATP. Nihanje Gibbsove energije (ΔGº) je - 30,5 kJ / mol. Energija, pridobljena s hidrolizo ATP, se uporablja v številnih endergonskih reakcijah.

Povezane reakcije

V nekaterih primerih se hidroliza ATP uporablja za pretvorbo spojine (A) v spojino (B).

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

- Voda

Dve molekuli vode lahko med očitno hidrolizo reagirata med seboj:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

To je, kot če ena od teh vodnih molekul zlomljen v H ⁺ in OH ^- , H ⁺ dogaja, da se veže na kisikov atom na drugi molekuli vode, ki lahko sproži oksonijevih ionov H ₃ O ⁺ . Ta reakcija, ne pa hidroliza, gre za avtoionizacijo ali avtoprotolizo vode.

- Beljakovine

Beljakovine so stabilne makromolekule in za doseganje popolne hidrolize so v aminokislinah, ki jih sestavljajo, potrebne skrajne razmere; kot so koncentracija klorovodikove kisline (6 M) in visoke temperature.

Vendar so živa bitja obdarjena z encimskim arzenalom, ki omogoča hidrolizo beljakovin v aminokisline v dvanajstniku. Encimi, ki sodelujejo pri prebavi beljakovin, skoraj v celoti izločajo trebušna slinavka.

Obstajajo encimi eksopeptidaze, ki razgrajujejo beljakovine, začenši na njihovih koncih: aminopeptidaza na amino koncu in karboksipeptidaza na karboksilnem koncu. Encimi endopeptidaze izvajajo svoje delovanje znotraj beljakovinske verige, na primer: tripsin, pepsin, kimotripsin itd.

- Amidi in estri

Amidi, ko se segrejejo v alkalnem mediju, povzročajo karboksilno kislino in amin:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Estre v vodnem mediju hidroliziramo v karboksilno kislino in alkohol. Proces katalizira bodisi baza bodisi kislina:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

To je znana reakcija saponifikacije.

- kislinsko osnovo

V vodi hidroliziramo več vrst, da zakisamo ali alkaliziramo vodni medij.

Dodajanje osnovne soli

Natrijev acetat, bazično sol, disociira v vodi, da dobimo Na- ⁺ (natrija) in CH ₃ COO ^- (acetat) ione . Njegova osnovnost je posledica dejstva, da acetat hidroliziramo, da ustvarja OH ^- ione , natrij pa ostane nespremenjen:

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

OH ^- odgovoren je, da se pH dvigne in postane bazičen.

Dodajanje kisle soli

Amonijev klorid (NH ₄ Cl) tvori kloridni ion (Cl ^- ) iz klorovodikove kisline (HCl), močna kislina in amonijev kation (NH ₄ ⁺ ) iz amonijevega hidroksida (NH ₄ OH) , šibka osnova. Cl ^- ne disocira v vodi, vendar se amonijev kation v vodi pretvori na naslednji način:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Hidrolizo amonijev kation proizvaja protone, ki povečujejo kislost vodnem mediju, za katere je bilo ugotovljeno, da NH ₄ Cl kislinsko sol.

Dodajanje nevtralne soli

Natrijev klorid (NaCl) je solni produkt reakcije močne baze (NaOH) z močno kislino (HCl). Z raztapljanjem natrijevega klorida v vodi nastaneta natrijev kation (Na ⁺ ) in anion (Cl ^- ). Oba iona ne disociirata v vodi, zato ne dodajata H ⁺ ali OH ^- in ohranjata svoj pH konstanten.

Zato naj bi bil natrijev klorid nevtralna sol.

Reference

1. Mathews, CK, van Holde, KE in Ahern, KG (2002). Biokemija. (Tretja izdaja). Uredi. Pearson-Addison Wesley.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemija (8. izd.). CENGAGE Učenje.
3. Helmenstine, Anne Marie, dr. (13. januar 2019). Hidroliza: definicija in primeri. Pridobljeno: misel.com
4. Theresa Phillips. (28. april 2019). Pojasnilo procesa hidrolize. Pridobljeno od: thebalance.com
5. Uredniki Encyclopeedia Britannica. (2016, 16. novembra). Hidroliza. Encyclopædia Britannica. Pridobljeno: britannica.com
6. Wikipedija. (2019). Hidroliza. Pridobljeno: en.wikipedia.org