ГИДРОЛИЗ: ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ И ПРИМЕРЫ РЕАКЦИЙ - ХИМИЯ

Гидролиза является химической реакцией , которая может происходить в молекулах или ионах как неорганических и органических, и предполагает участие воды к нарушению его облигаций. Его название происходит от греческого «гидро» воды и «лизис» разрыва.

Молекула воды, H ₂ O, устанавливает равновесие с ионами солей слабых кислот и оснований, это понятие впервые появляется в общих исследованиях химии и в аналитической химии. Следовательно, это одна из простейших химических реакций.

Общее уравнение реакции гидролиза. Источник: Габриэль Боливар.

В нескольких примерах гидролиза вода сама по себе не может разорвать определенную ковалентную связь. Когда это происходит, процесс ускоряется или катализируется подкислением или подщелачиванием среды; то есть в присутствии ионов H ₃ O ⁺ или OH ^- соответственно. Также есть ферменты, катализирующие гидролиз.

Гидролиз занимает особое место в отношении биомолекул, поскольку связи, удерживающие их мономеры вместе, при определенных условиях подвержены гидролизу. Например, сахара гидролизуются, чтобы расщепить полисахариды на составляющие их моносахариды благодаря действию ферментов глюкозидазы.

Что такое гидролиз?

Изображение выше объясняет, что такое гидролиз. Обратите внимание, что не только молекула или субстрат (если участвуют ферменты) разрывает свою связь, но и сама вода, которая «дробится» на H ⁺ и OH ^- , где H ⁺ заканчивается на A, а OH ^- на B. AB Таким образом, он реагирует с молекулой воды, образуя два продукта: AH и B-OH.

Таким образом, гидролиз является реакцией, противоположной конденсации. При конденсации два продукта, например AH и B-OH, объединяются посредством высвобождения небольшой молекулы: воды. При гидролизе молекула расходуется, а при конденсации выделяется или образуется.

Возвращаясь к примеру сахаров, предположим, что AB соответствует димеру сахарозы, где A представляет собой глюкозу, а B представляет собой фруктозу. Гликозидная связь AB может быть гидролизована с образованием двух моносахаридов по отдельности и в растворе, и то же самое происходит с олиго и полисахаридами, если ферменты опосредуют такие реакции.

Обратите внимание, что в этой реакции, в реакции AB, стрелка имеет только одно направление; то есть это необратимый гидролиз. Однако на самом деле многие реакции гидролиза являются обратимыми, достигающими равновесия.

Примеры реакций гидролиза

- АТФ

АТФ стабилен при значениях pH от 6,8 до 7,4. Однако при экстремальных значениях pH он самопроизвольно гидролизуется. У живых существ гидролиз катализируется ферментами, известными как АТФазы:

АТФ + Н ₂ О => АДФ + Pi

Эта реакция является сильно экзэргонической, поскольку энтропия АДФ больше, чем энтропия АТФ. Изменение свободной энергии Гиббса (ΔGº) составляет -30,5 кДж / моль. Энергия, произведенная при гидролизе АТФ, используется во многих эндергонических реакциях.

Сопряженные реакции

В некоторых случаях гидролиз АТФ используется для превращения соединения (A) в соединение (B).

А + АТФ + Н ₂ О <=> В + АДФ + Pi + H ⁺

- Вода

Две молекулы воды могут реагировать друг с другом при кажущемся гидролизе:

Н ₂ О + Н ₂ О <=> Н ₃ О ⁺ + ОН ^-

Это как если бы одна из этих молекул воды раскололась на Н ⁺ и ОН ^- , Н ⁺ будет связываться с атомом кислорода другой молекулы воды, что дает начало иону гидроксония Н ₃ О ⁺ . Эта реакция, а не гидролиз, связана с автоионизацией или автопротолизом воды.

- белки

Белки - это стабильные макромолекулы, и для их полного гидролиза в образующих их аминокислотах требуются экстремальные условия; такие как концентрация соляной кислоты (6 M) и высокие температуры.

Однако живые существа наделены ферментативным арсеналом, который позволяет гидролизовать белки до аминокислот в двенадцатиперстной кишке. Ферменты, участвующие в переваривании белков, почти полностью секретируются поджелудочной железой.

Существуют ферменты экзопептидазы, которые расщепляют белки, начиная с их концов: аминопептидаза на амино-конце и карбоксипептидаза на карбоксильном конце. Ферменты эндопептидазы проявляют свое действие внутри белковой цепи, например: трипсин, пепсин, химотрипсин и т. Д.

- амиды и сложные эфиры

Амиды при нагревании в щелочной среде дают карбоновую кислоту и амин:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Сложные эфиры в водной среде гидролизуются до карбоновой кислоты и спирта. Процесс катализируется основанием или кислотой:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Это известная реакция омыления.

- кислотно-щелочной

В воде несколько видов гидролизуются для подкисления или подщелачивания водной среды.

Добавление основной соли

Ацетат натрия, основная соль, диссоциирует в воде с образованием ионов Na ⁺ (натрий) и CH ₃ COO ^- (ацетат). Его основность обусловлена тем, что ацетат гидролизуется с образованием ионов ОН ^- , в то время как натрий остается неизменным:

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

ОН ^- отвечает за повышение pH до щелочного.

Добавление кислотной соли

Хлорид аммония (NH ₄ Cl) образуется из хлорид-иона (Cl ^- ) из соляной кислоты (HCl), сильной кислоты, и катиона аммония (NH ₄⁺ ) из гидроксида аммония (NH ₄ OH). , слабая база. Cl ^- не диссоциирует в воде, но катион аммония превращается в воде следующим образом:

NH ₄⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

При гидролизе катиона аммония образуются протоны, которые увеличивают кислотность водной среды, поэтому можно сделать вывод, что NH ₄ Cl является кислой солью.

Добавление нейтральной соли

Хлорид натрия (NaCl) представляет собой солевой продукт реакции сильного основания (NaOH) с сильной кислотой (HCl). При растворении хлорида натрия в воде образуются катион натрия (Na ⁺ ) и анион (Cl ^- ). Оба иона не диссоциируют в воде, поэтому они не добавляют H ⁺ или OH ^- , сохраняя постоянный pH.

Таким образом, хлорид натрия считается нейтральной солью.

Ссылки

Мэтьюз, К. К., ван Холде, К. Э. и Ахерн, К. Г. (2002). Биохимия. (Третье издание). Редактировать. Пирсон-Аддисон Уэсли.
Уиттен, Дэвис, Пек и Стэнли. (2008). Химия (8-е изд.). CENGAGE Обучение.
Хельменстин, Энн Мари, доктор философии. (13 января 2019 г.). Гидролиз: определение и примеры. Получено с: thinkco.com
Тереза Филлипс. (28 апреля 2019 г.). Объяснение процесса гидролиза. Получено с: thebalance.com
Редакторы энциклопедии Британника. (2016, 16 ноября). Гидролиз. Encyclopdia Britannica. Получено с: britannica.com
Wikipedia. (2019). Гидролиз. Получено с: en.wikipedia.org

ГИДРОЛИЗ: ИЗ ЧЕГО СОСТОИТ И ПРИМЕРЫ РЕАКЦИЙ - ХИМИЯ - 2024