HIDROLÍZIS: MIBEN ÁLL ÉS PÉLDÁK A REAKCIÓKRA - KÉMIA - 2026

A hidrolízis egy kémiai reakció, amely molekulákban vagy ionokban fordulhat elő mind szervetlen, mind szerves formában, és magában foglalja a víz részvételét kötéseinek megszakításában. Neve a görög nyelvből származik, a víz „vízéből” és a törés „líziséből” származik.

A vízmolekula, a H ₂ O, egyensúlyt teremt a gyenge savak és bázisok sói ionjaival, ez a koncepció először jelenik meg a kémia általános tanulmányaiban és az analitikai kémia területén. Ezért ez az egyik legegyszerűbb kémiai reakció.

A hidrolízis reakció általános egyenlete. Forrás: Gabriel Bolívar.

A hidrolízis számos példájában a víz önmagában nem képes megbontani egy bizonyos kovalens kötést. Amikor ez megtörténik, a folyamat felgyorsul vagy katalizálódik a közeg savanyításával vagy lúgosításával; azaz, a jelenlétében H ₃ O ⁺ vagy OH ^- ionok, ill. Vannak enzimek is, amelyek katalizálják a hidrolízist.

A hidrolízis különleges helyet foglal el a biomolekulák szempontjából, mivel a kötések, amelyek monomereiket együtt tartják, bizonyos körülmények között hidrolizálódnak. Például a cukrokat hidrolizálják, hogy a poliszacharidokat alkotórészük monoszacharidokká bontják a glükozidáz enzimek hatására.

Mi a hidrolízis?

A fenti kép elmagyarázza, mi a hidrolízis. Vegye figyelembe, hogy nem csak a molekula vagy a szubsztrát (ha enzimek közvetítik) megszakítja a kötődését, hanem maga a víz is, amely H ⁺ és OH ^- ahol H ^{+ A-val} végződik, és OH ^- B-vel törik. AB Ezért reakcióba lép egy vízmolekulával, két terméket eredményezve: AH és B-OH.

Ezért a hidrolízis a kondenzációval ellentétes reakció. A kondenzációban két terméket, azaz az AH-t és a B-OH-t egyesíti egy kis molekula felszabadítása: a víz. Hidrolízis során egy molekula elfogy, kondenzációban pedig felszabadul vagy képződik.

Visszatérve a cukrok példájához, tegyük fel, hogy AB jelentése szacharóz dimer, ahol A jelentése glükóz, és B jelentése fruktóz. Az AB glükozidkötés hidrolizálható, hogy a két monoszacharid külön-külön és oldatban keletkezzen. Ugyanez történik az oligo- és poliszacharidokkal, ha enzimek közvetítik az ilyen reakciókat.

Vegye figyelembe, hogy ebben az AB reakcióban a nyílnak csak egy iránya van; azaz visszafordíthatatlan hidrolízis. Számos hidrolízis azonban valójában visszafordítható reakciók, amelyek egyensúlyba kerülnek.

Példák a hidrolízisreakciókra

- ATP

Az ATP stabil 6,8 és 7,4 közötti pH-értékek között. Szélsőséges pH-értékek mellett azonban spontán hidrolizál. Az élőlényekben a hidrolízist az ATPáz néven ismert enzimek katalizálják:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Ez a reakció erősen exergonikus, mivel az ADP entrópiája nagyobb, mint az ATPé. A Gibbs-mentes energia (ΔGº) változása - 30,5 kJ / mol. Az ATP hidrolízisével előállított energiát számos endergonikus reakcióban felhasználják.

Kapcsolódó reakciók

Bizonyos esetekben az ATP hidrolízisét használják az (A) vegyület átalakítására (B) vegyületté.

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

- Víz

Két vízmolekulák reagálhatnak egymással a látszólagos hidrolízis során:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

Ez olyan, mintha az egyik ilyen vízmolekulák törött be H ⁺ és OH ^-, a H ⁺ megy kötődnek az oxigénatom a másik vízmolekula, melyek ad okot, hogy a hidrónium ionok, H ₃ O ⁺. Ez a reakció a hidrolízis helyett a víz autoionizálásáról vagy autoprotolíziséről szól.

- Fehérjék

A fehérjék stabil makromolekulák, és teljes hidrolízisük eléréséhez az azokat alkotó aminosavakban extrém körülményekre van szükség; például a sósav koncentrációja (6 M) és a magas hőmérsékletek.

Az élőlények azonban enzimatikus arzenállal vannak ellátva, amelyek lehetővé teszik a fehérjék hiddenolízisét a duodenumban aminosavakká. A fehérjék emésztésében részt vevő enzimeket szinte teljes egészében a hasnyálmirigy választja ki.

Vannak olyan exopeptidáz enzimek, amelyek a végükből kiindulva lebontják a fehérjéket: aminopeptidáz az amino végén és karboxipeptidáz a karboxil végén. Az endopeptidáz enzimek például a tripszin, pepszin, kimotripszin stb. Hatnak a protein láncon belül.

- Amidok és észterek

Az amidok lúgos közegben hevítve karbonsavat és amint képeznek:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

A vizes közegben lévő észtereket karbonsavvá és alkoholré hidrolizáljuk. Az eljárást bázis vagy sav katalizálja:

RCO-OR „+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Ez a híres elszappanosítási reakció.

- Savbázis

A vízben számos fajtát hidrolizálnak a vizes közeg megsavanyítása vagy lúgosítása céljából.

Bázikus só hozzáadása

Nátrium-acetát, egy bázikus só, disszociál vízben, és így Na ⁺ (nátrium) és CH ₃ COO ^- (acetát) ionok. A bázikusak annak a ténynek köszönhető, hogy az acetát hidrolizáljuk generálni OH ^- ionokat, míg a nátrium változatlan marad:

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

OH ^- felelős a pH emelkedéséért és bázissá válásáért.

Savas só hozzáadása

Ammónium-klorid (NH ₄ Cl) van kialakítva a kloridion (Cl ^-) a sósav (HCI), egy erős sav, valamint az ammónium-kation (NH ₄ ⁺) származó ammónium-hidroxid (NH ₄ OH), gyenge alap. Cl ^- nem disszociál a vízben, de az ammónium-kation vízben a következő módon alakul át:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

A hidrolízist a ammóniumkation termel protonok, hogy növelik a savasságot vizes közegben, amelyekről megállapították, hogy NH ₄ Cl egy savanyú só.

Semleges só hozzáadása

A nátrium-klorid (NaCl) egy erős bázis (NaOH) és egy erős sav (HCl) reakciójának sóterméke. A nátrium-klorid vízben történő feloldásával előállíthatók a nátrium-kation (Na ⁺) és az anion (Cl ^-). Mindkét ion nem disszociál a vízben, tehát nem adnak H ^{+ -ot} vagy OH-t ^- tartva állandó pH-ját.

Ezért a nátrium-kloridról azt mondják, hogy semleges só.

Irodalom

1. Mathews, CK, van Holde, KE és Ahern, KG (2002). Biokémia. (Harmadik kiadás). Szerkesztése. Pearson-Addison Wesley.
2. Whitten, Davis, Peck és Stanley. (2008). Kémia (8. kiadás). CENGAGE Tanulás.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019. január 13.). Hidrolízis: Meghatározás és példák. Helyreállítva: gondolat.com
4. Theresa Phillips. (2019. április 28.). A hidrolízis folyamatának magyarázata. Helyreállítva: thebalance.com
5. Az Encyclopaedia Britannica szerkesztői. (2016, november 16). Hidrolízis. Encyclopædia Britannica. Helyreállítva: britannica.com
6. Wikipedia. (2019). Hidrolízis. Helyreállítva: en.wikipedia.org