HIDROLIZĖ: IŠ KO JI SUSIDEDA, IR REAKCIJŲ PAVYZDŽIAI - CHEMIJA - 2025

Hidrolizė yra cheminė reakcija, kad gali atsirasti molekulių arba jonų tiek neorganinių ir organinių, ir yra susijęs su vandens dalyvavimą į savo obligacijas laužymo. Jo pavadinimas kilęs iš graikų kalbos: vandens „hidro“ ir „plyšimo“ lizė.

Vandens molekulė H ₂ O sukuria pusiausvyrą su silpnų rūgščių ir bazių druskų jonais, ši sąvoka pirmą kartą pasireiškia bendruose chemijos ir analitinės chemijos tyrimuose. Todėl tai yra viena iš paprasčiausių cheminių reakcijų.

Bendroji hidrolizės reakcijos lygtis. Šaltinis: Gabrielis Bolívaras.

Keliuose hidrolizės pavyzdžiuose vien tik vanduo nesugeba nutraukti tam tikros kovalentinės jungties. Kai tai įvyksta, procesą pagreitina arba katalizuoja terpė parūgštindama ar šarmindama; tai yra, į H buvimas ₃ O ⁺ arba OH ^- jonai , atitinkamai. Taip pat yra fermentų, kurie katalizuoja hidrolizę.

Hidrolizė užima ypatingą vietą biomolekulių atžvilgiu, nes jungtys, kurios kartu laiko savo monomerus, yra linkusios hidrolizuotis tam tikromis sąlygomis. Pavyzdžiui, cukrai hidrolizuojami, kad polisacharidai suskaidomi į jų sudedamuosius monosacharidus dėl gliukozidazės fermentų veikimo.

Kas yra hidrolizė?

Aukščiau pateiktas vaizdas paaiškina, kas yra hidrolizė. Atminkite, kad ne tik molekulė ar substratas (jei fermentai tarpininkauja) sulaužo jo ryšį, bet ir pats vanduo, kuris „suskaido“ į H ⁺ ir OH ^- kur H ⁺ baigiasi A, o OH ^- su B. AB Todėl jis reaguoja su vandens molekulėmis, sukurdamas du produktus - AH ir B-OH.

Todėl hidrolizė yra priešinga kondensacijos reakcija. Kondensacijos metu du produktai, sakydami AH ir B-OH, yra sujungti mažos molekulės: vandens - atpalaidavimo būdu. Hidrolizėje molekulė sunaudojama, o kondensacijos metu ji išsiskiria arba susidaro.

Grįžtant prie cukraus pavyzdžio, tarkime, kad AB atitinka sacharozės dimerą, kur A žymi gliukozę, o B žymi fruktozę. Glikozidinis ryšys AB gali būti hidrolizuotas, kad būtų gauti abu monosacharidai atskirai ir tirpale. Tas pats nutinka ir oligo ir polisacharidams, jei fermentai tarpininkauja tokioms reakcijoms.

Atkreipkite dėmesį, kad šioje, AB reakcijoje, rodyklė turi tik vieną kryptį; y., tai yra negrįžtama hidrolizė. Tačiau daugelis hidrolizių iš tikrųjų yra grįžtamos reakcijos, pasiekiančios pusiausvyrą.

Hidrolizės reakcijų pavyzdžiai

- ATP

ATP yra stabilus tarp pH verčių nuo 6,8 iki 7,4. Tačiau esant ribinėms pH vertėms, jis hidrolizuojasi savaime. Gyvose būtybėse hidrolizę katalizuoja fermentai, žinomi kaip ATPazės:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Ši reakcija yra stipriai eksergoniška, nes ADP entropija yra didesnė nei ATP. Gibbs laisvosios energijos (ΔGº) kitimas yra - 30,5 kJ / mol. ATP hidrolizės metu gaunama energija naudojama daugelyje endergoninių reakcijų.

Susijusios reakcijos

Kai kuriais atvejais ATP hidrolizė naudojama junginio (A) pavertimui junginiu (B).

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

- Vanduo

Dvi vandens molekulės gali reaguoti viena su kita akivaizdžios hidrolizės metu:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

Tarsi viena iš šių vandens molekulių suskaidytų į H ⁺ ir OH ^- H ⁺ prisijungs prie kitos vandens molekulės deguonies atomo, iš kurio susidaro hidronio jonas H ₃ O ⁺ . Ši reakcija, o ne hidrolizė, yra vandens autoionizacija arba autoprotolizė.

- Baltymai

Baltymai yra stabilios makromolekulės ir, norint juos visiškai hidrolizuoti, susidarančiose aminorūgštyse, reikia ekstremalių sąlygų; tokios kaip druskos rūgšties (6 M) koncentracija ir aukšta temperatūra.

Tačiau gyvos būtybės yra aprūpintos fermentiniu arsenalu, kuris leidžia baltymus hidrolizuoti į aminorūgštis dvylikapirštėje žarnoje. Baltymų skaidyme dalyvaujantys fermentai beveik visiškai išsiskiria iš kasos.

Yra egzopeptidazės fermentų, kurie skaido baltymus, pradedant nuo jų galų: aminopeptidazės amino gale, o karboksipeptidazės - karboksilo gale. Endopeptidazės fermentai veikia savo veiklą baltymų grandinėje, pavyzdžiui: tripsinas, pepsinas, chimotripsinas ir kt.

- Amidai ir esteriai

Kai amidai kaitinami šarminėje terpėje, susidaro karboksirūgštis ir aminas:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Esteriai vandeninėje terpėje hidrolizuojami iki karboksirūgšties ir alkoholio. Procesą katalizuoja arba bazė, arba rūgštis:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Tai garsioji muilinimo reakcija.

- Rūgštis-bazė

Vandenyje kelios rūšys hidrolizuojamos, kad parūgštinti ar šarminti vandeninę terpę.

Įpilame bazinės druskos

Natrio acetatas, pagrindinis druska disocijuoja vandenyje ir gaunamas Na ⁺ (natrio) ir CH ₃ COO ^- (acetato) jonus . Jo bazingumas yra dėl to, kad acetatas hidrolizuojamas generuoti OH ^- jonai , o natrio nesikeičia:

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

OH ^- atsakingas už tai, kad pH pakiltų ir taptų bazinis.

Pridedama rūgšties druska

Amonio chloridas (NH ₄ Cl) susidaro iš chlorido jonų (Cl ^- ) iš druskos rūgšties (HCl), stiprios rūgšties ir amonio katijono (NH ₄ ⁺ ) iš amonio hidroksido (NH ₄ OH). , silpna bazė. Cl ^- neišsiskiria vandenyje, bet amonio katijonas vandenyje virsta tokiu būdu:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Iš amonio katijonus hidrolizė gamina protonus, kurios gali padidinti vandeninėje terpėje, dėl kurių ji yra sudaryta, kad NH rūgštingumą ₄ Cl yra šio rūgšties druska.

Įpilame neutralios druskos

Natrio chloridas (NaCl) yra druskos produktas, vykstantis stiprios bazės (NaOH) reakcijai su stipria rūgštimi (HCl). Ištirpinant natrio chloridą vandenyje, gaunami natrio katijonai (Na ⁺ ) ir anijonas (Cl ^- ). Abu jonai neišsisklaido vandenyje, todėl jie neprideda H ⁺ ar OH ^- išlaikydami pastovų jų pH.

Todėl sakoma, kad natrio chloridas yra neutrali druska.

Nuorodos

1. Mathews, CK, van Holde, KE ir Ahern, KG (2002). Biochemija. (Trečias leidimas). Redaguoti. Pearsonas-Addisonas Wesley.
2. Whittenas, Davisas, Peckas ir Stanley. (2008). Chemija (8-asis leidimas). CENGAGE mokymasis.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (2019 m. Sausio 13 d.). Hidrolizė: apibrėžimas ir pavyzdžiai. Atgauta iš: thinkco.com
4. Theresa Phillips. (2019 m. Balandžio 28 d.). Hidrolizės proceso paaiškinimas. Atkurta iš: thebalance.com
5. Enciklopedijos „Britannica“ redaktoriai. (2016 m. Lapkričio 16 d.). Hidrolizė. „Encyclopædia Britannica“. Atkurta iš: britannica.com
6. Vikipedija. (2019 m.). Hidrolizė. Atkurta iš: en.wikipedia.org