HIDROLIZĂ: DIN CE CONSTĂ ȘI EXEMPLE DE REACȚII - CHIMIE

Hidroliza este o reacție chimică care poate apărea în molecule sau ioni atât anorganici și organici, și implică participarea apei la ruperea legăturilor sale. Numele său provine de la grecesc, „hidro” de apă și „liză” de ruptură.

Molecula de apă, H ₂ O, stabilește un echilibru cu ionii sărurilor acizilor și bazelor slabe, acest concept apărând pentru prima dată în studii generale de chimie și în chimie analitică. Prin urmare, este una dintre cele mai simple reacții chimice.

Ecuația generală pentru o reacție de hidroliză. Sursa: Gabriel Bolívar.

În câteva exemple de hidroliză, apa singură nu este în măsură să rupă o anumită legătură covalentă. Când se întâmplă acest lucru, procesul este accelerat sau catalizat prin acidifierea sau alcalinizarea mediului; adică, în prezența H ₃ O ⁺ sau OH ^- ioni , respectiv. De asemenea, există enzime care catalizează hidroliza.

Hidroliza ocupă un loc special în ceea ce privește biomoleculele, deoarece legăturile care își țin monomerii împreună sunt susceptibile la hidrolizare în anumite condiții. De exemplu, zaharurile sunt hidrolizate pentru a descompune polizaharidele în monosacharidele lor constitutive datorită acțiunii enzimelor glucozidazei.

Ce este hidroliza?

Imaginea de mai sus explică ce este hidroliza. Rețineți că nu numai molecula sau substratul (dacă mediază enzimele) își leagă legătura, ci și apa în sine, care „se fracturează” în H ⁺ și OH ^- , unde H ⁺ se termină cu A, și OH ^- cu B. AB Prin urmare, reacționează cu o moleculă de apă, dând naștere la două produse, AH și B-OH.

Prin urmare, hidroliza este reacția opusă la condens. În condensare, două produse, să zicem AH și B-OH, sunt unite prin eliberarea unei molecule mici: apa. În hidroliză se consumă o moleculă, în timp ce în condensare este eliberată sau produsă.

Revenind la exemplul zaharurilor, să presupunem că AB corespunde unui dimer de zaharoză, unde A reprezintă glucoză, iar B reprezintă fructoză. Legătura glicozidică AB poate fi hidrolizată pentru a da naștere celor două monosacharide separat și în soluție, și același lucru se întâmplă și cu oligo și polizaharide, dacă enzimele mediază astfel de reacții.

Rețineți că în această reacție, cea a lui AB, săgeata are o singură direcție; adică este o hidroliză ireversibilă. Cu toate acestea, multe hidrolize sunt de fapt reacții reversibile care ating un echilibru.

Exemple de reacții de hidroliză

- ATP

ATP este stabil între valorile pH de 6,8 și 7,4. Cu toate acestea, la valori extreme ale pH-ului hidrolizează spontan. La ființele vii, hidroliza este catalizată de enzime cunoscute sub denumirea de ATPaze:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Această reacție este puternic exergonică, deoarece entropia ADP este mai mare decât cea a ATP. Variația energiei libere Gibbs (ΔGº) este - 30,5 kJ / mol. Energia produsă prin hidroliza ATP este utilizată în numeroase reacții endergonice.

Reacții cuplate

În unele cazuri, hidroliza ATP este utilizată pentru conversia unui compus (A) într-un compus (B).

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

- Apa

Două molecule de apă pot reacționa între ele în hidroliza aparentă:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

Este ca și cum una dintre aceste molecule de apă s-a fracturat în H ⁺ și OH ^- , H ^{+ se} va lega de atomul de oxigen al celeilalte molecule de apă, ceea ce dă naștere ionului de hidroniu, H ₃ O ⁺ . Această reacție, mai degrabă decât hidroliză, este despre autoionizarea sau autoprotoliza apei.

- Proteine

Proteinele sunt macromolecule stabile și pentru a realiza hidroliza completă, în aminoacizii care le constituie, sunt necesare condiții extreme; cum ar fi o concentrație de acid clorhidric (6 M) și temperaturi ridicate.

Cu toate acestea, ființele vii sunt înzestrate cu un arsenal enzimatic care permite hidroliza proteinelor în aminoacizi din duoden. Enzimele implicate în digestia proteinelor sunt secretate aproape în întregime de pancreas.

Există enzime exopeptidazice care degradează proteinele, începând de la capetele lor: aminopeptidaza la capătul amino și carboxipeptidaza la capătul carboxilic. Enzimele endopeptidazei își exercită acțiunea în interiorul lanțului proteic, de exemplu: tripsină, pepsină, chimotripsină etc.

- Amide și esteri

Amidele, încălzite într-un mediu alcalin, dau naștere la un acid carboxilic și o amină:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Esterii într-un mediu apos sunt hidrolizați într-un acid carboxilic și un alcool. Procesul este catalizat fie de o bază, fie de un acid:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Aceasta este celebra reacție de saponificare.

- Bază acidă

În apă, mai multe specii sunt hidrolizate pentru acidifierea sau alcalinizarea mediului apos.

Adăugând o sare de bază

Acetat de sodiu, o sare bazică, disociază în apă pentru a da Na ⁺ (sodiu) și CH ₃ COO ^- (acetat) ioni . Bazicitate acesteia se datorează faptului că acetatul este hidrolizat pentru a genera OH ^- ioni , în timp ce de sodiu rămâne neschimbat:

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

OH ^- este responsabil pentru ca pH-ul să crească și să devină de bază.

Adăugând o sare acidă

Clorura de amoniu (NH ₄ Cl) este format prin ionul clorură (Cl ^- ) de acid clorhidric (HCl), un acid tare, și cationul de amoniu (NH ₄⁺ ) de hidroxid de amoniu (NH ₄ OH) , o bază slabă. Cl ^- nu se disociează în apă, dar cationul de amoniu este transformat în apă în felul următor:

NH ₄⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Hidroliza cation de amoniu produce protoni care măresc aciditatea unui mediu apos, pentru care se concluzionează că NH ₄ Cl este o sare acidă.

Adăugând o sare neutră

Clorura de sodiu (NaCl) este un produs sărat al reacției unei baze puternice (NaOH) cu un acid puternic (HCl). Prin dizolvarea clorurii de sodiu în apă, se produce cationul de sodiu (Na ⁺ ) și anionul (Cl ^- ). Ambii ioni nu se disociează în apă, deci nu adaugă H ⁺ sau OH ^- , păstrându-și pH-ul constant.

Prin urmare, se spune că clorura de sodiu este o sare neutră.

Referințe

Mathews, CK, van Holde, KE și Ahern, KG (2002). Biochimie. (A treia editie). Editați | ×. Pearson-Addison Wesley.
Whitten, Davis, Peck și Stanley. (2008). Chimie (Ediția a VIII-a). CENGAGE Învățare.
Helmenstine, Anne Marie, doctorat. (13 ianuarie 2019). Hidroliză: definiție și exemple. Recuperat de la: thinkco.com
Theresa Phillips. (28 aprilie 2019). O explicație a procesului de hidroliză. Recuperat de la: thebalance.com
Redactorii Encyclopaedia Britannica. (2016, 16 noiembrie). Hidroliză. Encyclopædia Britannica. Recuperat de la: britannica.com
Wikipedia. (2019). Hidroliză. Recuperat de la: en.wikipedia.org

HIDROLIZĂ: DIN CE CONSTĂ ȘI EXEMPLE DE REACȚII - CHIMIE - 2025