Reakcija hidrolize: enačbe, produkt hidrolize

Kemija, tako kot najbolj natančne znanosti, ki zahteva veliko pozornosti in trdnega znanja, nikoli ni bila priljubljena disciplina šolarjev. In zaman, saj s svojo pomočjo lahko razumete številne procese, ki potekajo okoli in znotraj človeka. Upoštevajte, na primer, reakcijo hidrolize: na prvi pogled se zdi, da je pomembno le za kemike, vendar brez njega noben organizem ne bi mogel delovati v celoti. Naučimo se o posebnostih tega procesa in njegovem praktičnem pomenu za človeštvo.

Reakcija hidrolize: kaj je to?

Ta fraza je specifična reakcija razgradnje med vodo in snovjo, ki se v njej raztopi s tvorbo novih spojin. Hidrolizo lahko imenujemo tudi solvoliza v vodi.

Ta kemični izraz je sestavljen iz dveh grških besed: "voda" in "razpad".

Izdelki za hidrolizo

Obravnavana reakcija lahko nastane, ko H₂Tako z organskimi kot z anorganskimi snovmi. Njegov rezultat je neposredno odvisen od tega, s kakšno vodo je bila v stiku, in ali so bile uporabljene dodatne katalizatorske snovi, ali so se temperatura in tlak spremenili.

Na primer, reakcija solne hidrolize spodbuja tvorbo kislin in alkalij. In če govorimo o organskih snoveh, dobimo druge izdelke. Vodna solvoliza maščob spodbuja pojav glicerola in višjih maščobnih kislin. Če se proces pojavi z beljakovinami, se kot posledica nastajajo različne aminokisline. Ogljikovi hidrati (polisaharidi) se razgrajujejo v monosaharide.

V človeškem telesu, ki ne more popolnoma prebaviti beljakovin in ogljikovih hidratov, jih hidrolizna reakcija "poenostavi" na snovi, ki jih telo lahko prebavi. Torej solvoliza v vodi igra pomembno vlogo pri normalnem delovanju vsakega biološkega posameznika.

Hidroliza soli

Ko se je naučil, kakšna je reakcija hidrolizo, je vredno seznaniti s svojim potekom v snovi anorganskega izvora, in sicer soli.

Posebnost tega postopka je, da ko reagirajo z vodo, se ioni šibkega elektrolita v soli odklopijo in formirajo s H₂O nove snovi. Lahko je bodisi kislina bodisi šibka baza, eno ali oboje. Zaradi vsega tega se ravnovesje disociacije vode premika.

Reverzibilna in ireverzibilna hidroliza

V zgornjem primeru, v zadnjem hidrolizna enačba si lahko ogledate namesto ene puščice dve, obe pa sta usmerjeni v različne smeri. Kaj to pomeni? Ta znak kaže, da je reakcija hidrolize reverzibilna. V praksi to pomeni, da se ob interakciji z vodo hkrati vzame snov, ki se ne razgradi samo v sestavine (ki omogočajo nastanek novih spojin), temveč se tudi znova oblikuje.

Vendar pa vsaka hidroliza ni reverzibilna, sicer ne bi bilo smiselno, ker bi bile nove snovi nestabilne.

Obstajajo številni dejavniki, ki lahko pomagajo, da bi taka reakcija postala nepopravljiva:

• Temperatura. Glede na to, ali se dvigne ali pade, je odvisno od smeri, v kateri se premika ravnotežje v tekoči reakciji. Če postane višja, pride do prehoda na endotermno reakcijo. Če se, nasprotno, temperatura zmanjša, prednost je na strani eksotermne reakcije.
• Tlak. To je še ena termodinamična količina, ki aktivno vpliva na ionsko hidrolizo. Če se dvigne, se kemično ravnotežje premakne proti reakciji, ki jo spremlja zmanjšanje skupne količine plinov. Če gre, nasprotno.
• Visoke ali nizke koncentracije snovi, vključenih v reakcijo, kot tudi prisotnost dodatnih katalizatorjev.

Vrste reakcij hidrolize v solnih raztopinah

• Z anionom (ion z negativnim nabojem). Solvoliz v vodi kislih soli šibkih in močnih baz. Taka reakcija je reverzibilna zaradi lastnosti medsebojnih učinkovin.

• Na kationu (ion s pozitivnim polnjenjem). Hidroliza kislinske soli je močna in osnova je šibka. Prav tako je reverzibilen.
• Reakcija šibke kislinske soli in šibke baze. Tak postopek se lahko šteje za skoraj nepovraten, saj vse novo nastale snovi zapustijo tako imenovano reakcijsko cono, ki obori ali postane plin.
• V primeru, da sta baza in kislinska sol močna, v takšni raztopini ne pride do vodne solvolize.

Stopnja hidrolize

Študije o značilnostih hidrolize v solih, je treba pozornost takega pojava kot svojo stopnjo. S to besedo je mišljeno razmerje soli (ki so že vstopile v reakcijo razgradnje s H₂O) na celotno količino snovi v raztopini.

Šibkejša je kislina ali baza, vključena v hidrolizo, višja je njegova stopnja. Izmeri se v območju 0-100% in se določi s spodaj formulo.

N je število molekul snovi, ki je bila hidrolizirana, in N₀ - njihovo skupno količino v raztopini.

V večini primerov je stopnja vodne solvolize v soli majhna. Na primer, v raztopini natrijevega acetata 1% je le 0,01% (pri temperaturi 20 stopinj).

Hidroliza v substancah organskega izvora

Proučevani proces se lahko pojavlja tudi v organskih kemičnih spojinah.

Skoraj vsi živi organizmi potekajo hidrolizo kot del energetskega metabolizma (katabolizem). S svojo pomočjo se beljakovine, maščobe in ogljikovi hidrati razgradijo v lahko prebavljive snovi. V tem primeru pogosto sama voda le redko začne s procesom solvolize, zato morajo organizmi kot katalizatorje uporabljati različne encime.

Če gre za kemično reakcijo z organskimi snovmi, namenjenimi pridobivanju novih snovi v laboratorijskih ali proizvodnih pogojih, se za pospešitev in izboljšanje dodajajo močne kisline ali alkalije.

Hidroliza v trigliceridih (triacilgliceroli)

Ta težek izraz se imenuje maščobnih kislin, ki jih večina izmed nas imenujemo maščobe.

So živalskega in rastlinskega izvora. Vendar pa vsi vedo, da voda ni sposobna raztapljati takšnih snovi, kako se pojavi hidroliza maščob?

Ta reakcija se imenuje umiljenje maščob. To je vodna solvoliza triacilglicerolov pod vplivom encimov v alkalnem ali kislem mediju. Odvisno od tega se sproščata alkalna hidroliza in kislost.

V prvem primeru reakcija privede do nastajanja soli višjih maščobnih kislin (bolj znan kot mila). Tako iz NaOH dobimo običajno trdno milo in iz KOH-tekočine. Tako je alkalna hidroliza v trigliceridih proces oblikovanja detergentov. Treba je opozoriti, da ga je mogoče prosto izvajati pri maščobah rastlinskega in živalskega izvora.

Zadevna reakcija je razlog, da se milo močno trdi v trdni vodi in sploh ne pije v slani vodi. Dejstvo je, da se togo imenuje H₂O, ki ga vsebuje presežek kalcija in magnezijevih ionov. In milo, ki je prišel v vodo, je ponovno izpostavljeno hidrolizi, ki se razgrajuje v natrijeve ione in ogljikovodikov ostanek. Zaradi interakcije teh snovi v vodi nastajajo netopne soli, ki so videti kot beli kosmiči. Da bi se to izognili, natrijev hidrogenkarbonat NaHCO₃, bolj znan kot pecilni soda. Ta snov poveča alkalnost raztopine in s tem pomaga milo, da opravlja svoje funkcije. Mimogrede, da bi se izognili takšnim težavam, so v sodobni industriji sintetični detergenti izdelani iz drugih snovi, na primer iz soli estrov višjih alkoholov in žveplove kisline. Njihove molekule vsebujejo od dvanajst do štirinajst ogljikovih atomov, zato ne izgubijo lastnosti v soli ali trdi vodi.

Če je okolje, v katerem se pojavi reakcija, kislo, se tak postopek imenuje kislinska hidroliza triacilglicerolov. V tem primeru se pod vplivom določene kisline razvijejo snovi v glicerol in karboksilne kisline.

Druga možnost je hidroliza maščob - hidrogeniranje triacilglicerolov. Ta postopek se uporablja pri nekaterih vrstah čiščenja, na primer pri odstranjevanju sledi acetilena iz nečistoč iz etilena ali kisika iz različnih sistemov.

Hidroliza ogljikovih hidratov

Obravnavane snovi so eden najpomembnejših sestavin prehrane ljudi in živali. Vendar pa saharoza, laktoza, maltoza, škrob in glikogen v čisti obliki telesa ne morejo asimilirati. Torej, kot pri maščobah, so ti ogljikovi hidrati razdeljeni v prebavljive elemente s hidrolizno reakcijo.

V industriji se aktivno uporablja tudi solvoliza ogljika. Iz škroba, zaradi upoštevane reakcije s H₂Oh, dobijo glukozo in melase, ki so del skoraj vseh sladkarij.

Drug polisaharid, ki se aktivno uporablja v industriji za proizvodnjo številnih uporabnih snovi in ​​izdelkov, je celuloza. Proizvaja tehnični glicerin, etilenglikol, kvasovke, sorbitol in dobro poznani vsi etilni alkohol.

Hidroliza celuloze nastane s podaljšano izpostavljenostjo visokim temperaturam in prisotnosti mineralnih kislin. Končni produkt te reakcije je, kot v primeru škroba, glukoza. Treba je upoštevati, da je hidroliza celuloze težja od škroba, saj je ta polisaharid bolj odporen proti delovanju mineralnih kislin. Ker pa je celuloza glavna sestavina celičnih membran vseh višjih rastlin, so surovine, ki jo vsebujejo, cenejše kot za škrob. V tem primeru se celulozna glukoza bolj uporablja za tehnične potrebe, medtem ko se proizvod hidrolize škroba šteje za bolj primernega za prehrano.

Hidroliza proteinov

Proteini so glavni gradbeni material za celice vseh živih organizmov. Sestavljajo jih številne aminokisline in so zelo pomemben izdelek za normalno delovanje telesa. Vendar pa se lahko zaradi visoke molekulske spojine slabo prebavi. Za poenostavitev te naloge poteka njihova hidroliza.

Tako kot pri drugih organskih snoveh ta reakcija uniči beljakovine v izdelke z nizko molekularno maso, ki jih telo zlahka prebavi.