Príklady hydrolýzy (soli, kyseliny, zásady, organické C.)

hydrolýza, v chémii je to reakcia dvojitého rozkladu s vodou ako jedným z reaktantov. Ak je teda zlúčenina reprezentovaná vzorcom AB, v ktorom A a B sú atómy alebo skupiny a voda je reprezentovaná vzorcom HOH, hydrolytická reakcia môže byť reprezentovaná reverzibilnou chemickou rovnicou: AB + HOH-AH + BOH.

Činidlá iné ako voda a produkty hydrolýzy môžu byť neutrálnymi molekulami - ako pri väčšine hydrolýzy organických zlúčenín - alebo iónových molekúl, ako pri hydrolýze solí, kyselín a zásad..

V biotechnológiách a živých organizmoch sú tieto látky často polyméry (Encyclopædia Britannica, 2016).

Slovo je odvodené od hydro, gréčtiny pre vodu a lýzy, čo znamená "uvoľniť". Hydrolýza znamená separáciu chemikálií, keď sa pridávajú do vody.

Tri hlavné typy hydrolýzy sú hydrolýza solí, hydrolýza kyselín a hydrolýza báz.

index

• 1 Hydrolýza solí
• 2 Hydrolýza kyselín
• 3 Základná hydrolýza
• 4 Hydrolýza organických zlúčenín
• 5 Príklady hydrolýzy
• 6 Referencie

Hydrolýza solí

Vo vode sa soli disociujú na ióny (úplne alebo neúplne v závislosti od príslušnej konštanty rozpustnosti Ks)..

Hydrolýza zahŕňajúca iónové zlúčeniny môže byť ilustrovaná chemickými zmenami, ku ktorým dochádza vo vodnom roztoku octanu sodného.

V roztoku sa oddelia iónové zložky soli (acetátový ión a sodíkový ión). Molekuly vody sa kombinujú s acetátovými iónmi za vzniku kyseliny octovej a hydroxidových iónov.

CH₃COONa + H₂O → CH₃COOH + Na⁺ + OH^-

Kyselina octová reverzibilne disociuje na acetátové ióny a vodíkové ióny, ale len vo veľmi malej miere, takže obsah iónov v roztoku je prevažne sodíkových a hydroxidových iónov. Riešenie preto vykazuje základné vlastnosti (tj zmeny lakmusového papiera z červenej na modrú).

Ďalším príkladom hydrolýzy solí je chlorid sodný, ktorý vo vodnom roztoku rozkladá iónové väzby soli, ktorá je solvatovaná vodou, ako je znázornené na obrázku 1 (Patrina Kim, 2015).

Obrázok 1: hydrolýza chloridu sodného

Kyslá hydrolýza

Voda môže pôsobiť ako kyselina alebo báza, založená na teórii Brønsted-Lowryho kyseliny. Ak pôsobí ako Bronsted-Lowryho kyselina, molekula vody daruje protón (H +), tiež napísaný ako hydroniový ión (H3O) ⁺).

Ak sa chová ako Bronsted-Lowryho základ, akceptuje protón (H ⁺). Reakcia kyslej hydrolýzy je veľmi podobná kyslej disociačnej reakcii.

CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO^- + H₃O⁺

V predchádzajúcej reakcii protón H⁺ kyseliny octovej (CH₃COOH) sa privádza do vody, čím vzniká H₃O⁺ a CH₃COO^- . Spojenia medzi H⁺ a CH₃COO^- sú porušené pridaním molekúl vody.

Reakcia s CH₃COOH, slabá kyselina, je podobná kyslej disociačnej reakcii a voda tvorí konjugovanú bázu a hydroniový ión. Keď sa slabá kyselina hydrolyzuje, vyrába sa hydróniový ión (Ilustrated Glossary of Organic Chemistry, S.F.)..

Základná hydrolýza

Základná hydrolytická reakcia bude podobná bázickej disociačnej reakcii. Bežnou slabou bázou, ktorá sa disociuje vo vode, je amoniak:

NH₃+H₂O⇌NH₄⁺+OH^-

Pri hydrolýze amoniaku molekula amoniaku prijíma protón z vody (to znamená, že voda pôsobí ako Bronsted-Lowryho kyselina), čím vzniká hydroxidový anión (OH^-).

Podobne ako pri bázickej disociačnej reakcii, amoniak tvorí amónium a hydroxid z prídavku molekuly vody.

Hydrolýza organických zlúčenín

Hydrolýza zahŕňajúca organické zlúčeniny môže byť ilustrovaná reakciou vody s esterom karboxylovej kyseliny.

Všetky tieto estery majú všeobecný vzorec RCO-OR ', v ktorom R a R' sú kombinačné skupiny (napríklad, ak R a R 'obidva znamenajú metylovú skupinu, CH je skupina CH).₃, esterom je metylacetát).

Hydrolýza zahŕňa niekoľko fáz, z ktorých najpomalšia je tvorba kovalentnej väzby medzi atómom kyslíka molekuly vody a atómom uhlíka esteru..

V následných stupňoch, ktoré sú veľmi rýchle, sa väzba uhlík-kyslík esteru zlomí a vodíkové ióny sa oddelia od pôvodnej molekuly vody a naviažu sa na molekulu vznikajúceho alkoholu. Úplná reakcia je reprezentovaná rovnicou:

RCO-OR '+ H20 → RCO-OH + R'-OH.

Keď RCO-OH označuje molekulu karboxylovej kyseliny, R'-OH označuje molekulu alkoholu a pomlčky predstavujú kovalentné väzby, ktoré sú počas reakcie rozbité alebo vytvorené. Obrázok 2 znázorňuje príklad hydrolýzy metylacetátu (Clark, 2004)..

Obrázok 2: hydrolýza metylacetátu

Reakcie hydrolýzy v živých organizmoch sa vykonávajú pomocou katalýzy triedou enzýmov známych ako hydrolázy.

Biochemické reakcie, ktoré rozkladajú polyméry, ako sú proteíny (peptidové väzby medzi aminokyselinami), nukleotidy, komplexné cukry a škrob a tuky, sú katalyzované touto triedou enzýmov.

V tejto triede lipázy, amylázy a proteinázy hydrolyzujú tuky, cukry a proteíny (Boundless, 2016).

Baktérie a huby, ktoré degradujú celulózu, zohrávajú osobitnú úlohu pri výrobe papiera a iných bežných biotechnologických aplikácií, pretože majú enzýmy (celulázy a esterázy), ktoré môžu rozkladať celulózu na polysacharidy (polyméry molekúl cukru) alebo glukózu a rozkladať sa stickies.

K bunkovému extraktu sa napríklad pridala proteináza, aby sa peptidy hydrolyzovali a vytvorila zmes voľných aminokyselín (Phillips, 2016)..

Príklady hydrolýzy

Príkladom reakcie hydrolýzy je rozpustenie soli slabej kyseliny alebo zásady vo vode. Silné kyseliny môžu byť tiež hydrolyzované. Napríklad rozpúšťanie kyseliny sírovej vo vode produkuje hydronium a bisulfát.

Hydrolýza cukru má svoj vlastný názov: cukornatenie. Napríklad cukrová sacharóza sa môže podrobiť hydrolýze, aby sa rozpadla na jej cukry, glukózu a fruktózu.

Ďalším typom hydrolytickej reakcie je kyslá báza katalyzovaná hydrolýza. Príkladom je hydrolýza amidov.

V biologických systémoch má hydrolýza tendenciu byť katalyzovaná enzýmami. Dobrým príkladom je hydrolýza molekuly ATP energie. Katalyzovaná hydrolýza sa tiež používa na trávenie proteínov, sacharidov a lipidov (Helmenstine, 2017).

referencie

1. (2016, 26. máj). hydrolýza. Prevzaté z neobmedzenej: boundless.com.
2. Clark, J. (2004). MECHANIZMUS PRE KYSELINOVÚ KATALIZOVANÚ HYDROLÝZU ESTERS. Zdroj: chemguide.co.uk: chemguide.co.uk.
3. Encyclopædia Britannica. (2016, 16. november). hydrolýza. Prevzaté z britannica: britannica.com.
4. Helmenstine, A. M. (2017, 23. marec). Definícia a príklady hydrolýzy. Prevzaté z thoughtco: thoughtco.com.
5. Ilustrovaný glosár organickej chémie. (S.F.). Prevzaté z chem.ucla.edu: web.chem.ucla.edu.
6. Patrina Kim, G. H. (2015, 20. október). hydrolýza. Prevzaté z chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
7. Phillips, T. (2016, 16. september). Vysvetlenie hydrolýzy. Prevzaté z thebalance: thebalance.com.