HYDROLÝZA: Z ČOHO POZOSTÁVA A PRÍKLADY REAKCIÍ - CHÉMIA - 2026

Hydrolýza je chemická reakcia, ktorá sa môže objaviť v molekulami alebo iónmi ako anorganické a organické, a zahŕňa účasť vody k lámaniu svojich väzieb. Jeho názov pochádza z gréčtiny, „hydro“ vody a „lýza“ prasknutia.

Molekula vody, H ₂ O, zavádza rovnováhy s iónmi soli slabých kyselín a zásad, tento koncept sa objaví prvýkrát v všeobecných štúdií chémie a v analytickej chémii. Je preto jednou z najjednoduchších chemických reakcií.

Všeobecná rovnica pre hydrolytickú reakciu. Zdroj: Gabriel Bolívar.

V niekoľkých príkladoch hydrolýzy samotná voda nie je schopná prerušiť určitú kovalentnú väzbu. Ak k tomu dôjde, proces sa urýchli alebo katalyzuje okyslením alebo alkalizáciou média; to znamená, že v prítomnosti H ₃ O ⁺ alebo OH ^- ióny , v danom poradí. Existujú tiež enzýmy, ktoré katalyzujú hydrolýzu.

Hydrolýza zaujíma osobitné miesto, pokiaľ ide o biomolekuly, pretože väzby, ktoré držia svoje monoméry pohromade, sú za určitých podmienok náchylné na hydrolýzu. Napríklad cukry sú hydrolyzované na štiepenie polysacharidov na ich základné monosacharidy vďaka pôsobeniu enzýmov glukozidázy.

Čo je to hydrolýza?

Vyššie uvedený obrázok vysvetľuje, čo je hydrolýza. Všimnite si, že nielen molekula alebo substrát (ak enzýmy sprostredkúvajú) prerušujú svoju väzbu, ale aj samotná voda, ktorá „štiepi“ na H ⁺ a OH ^- , kde H ⁺ končí A a OH ^- s B. AB Reaguje preto s molekulou vody a vzniká dva produkty, AH a B-OH.

Hydrolýza je preto opačnou reakciou ako kondenzácia. Pri kondenzácii sa dva produkty, a to AH a B-OH, spoja uvoľnením malej molekuly: vody. Pri hydrolýze je molekula spotrebovaná, zatiaľ čo pri kondenzácii je uvoľňovaná alebo produkovaná.

Ak sa vrátime k príkladu cukrov, predpokladajme, že AB zodpovedá diméru sacharózy, kde A predstavuje glukózu a B predstavuje fruktózu. Glykozidická väzba AB môže byť hydrolyzovaná za vzniku dvoch monosacharidov zvlášť a v roztoku, a to isté sa stane s oligo a polysacharidmi, ak enzýmy sprostredkujú takéto reakcie.

Všimnite si, že v tejto reakcii, AB, šípka má iba jeden smer; to znamená, že je to ireverzibilná hydrolýza. Mnohé hydrolýzy sú však v skutočnosti reverzibilné reakcie, ktoré dosahujú rovnováhu.

Príklady hydrolytických reakcií

- ATP

ATP je stabilný medzi hodnotami pH 6,8 a 7,4. Pri extrémnych hodnotách pH však spontánne hydrolyzuje. U živých bytostí je hydrolýza katalyzovaná enzýmami známymi ako ATPázy:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Táto reakcia je silne exergonická, pretože entropia ADP je väčšia ako entropia ATP. Variácia Gibbsovej voľnej energie (ΔGº) je - 30,5 kJ / mol. Energia produkovaná hydrolýzou ATP sa využíva pri mnohých endergonických reakciách.

Spojené reakcie

V niektorých prípadoch sa hydrolýza ATP používa na konverziu zlúčeniny (A) na zlúčeninu (B).

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

- Voda

Dve molekuly vody môžu navzájom reagovať pri zjavnej hydrolýze:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

To je jedna z týchto molekúl vody zlomil do H ⁺ a OH ^- , H ⁺ sa viazať na atóm kyslíka druhej molekuly vody, ktorá dáva podnet na hydroniových iónov, H ₃ O ⁺ . Táto reakcia, skôr než hydrolýza, je o autoionizácii alebo autoprotolýze vody.

- Bielkoviny

Proteíny sú stabilné makromolekuly a na dosiahnutie ich úplnej hydrolýzy sú v aminokyselinách, ktoré ich tvoria, potrebné extrémne podmienky; ako je koncentrácia kyseliny chlorovodíkovej (6 M) a vysoké teploty.

Živé bytosti však majú enzymatický arzenál, ktorý umožňuje hydrolýzu proteínov na aminokyseliny v dvanástniku. Enzýmy podieľajúce sa na trávení proteínov sú takmer úplne vylučované pankreasom.

Existujú exopeptidázové enzýmy, ktoré degradujú proteíny, začínajúc na ich koncoch: aminopeptidáza na amínovom konci a karboxypeptidáza na karboxylovom konci. Enzýmy endopeptidázy pôsobia vo vnútri proteínového reťazca, napríklad: trypsín, pepsín, chymotrypsín atď.

- Amidy a estery

Amidy zohriaty v alkalickom prostredí vedú k vzniku karboxylovej kyseliny a amínu:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Estery vo vodnom prostredí sa hydrolyzujú na karboxylovú kyselinu a alkohol. Tento proces je katalyzovaný buď zásadou alebo kyselinou:

RCO-OR, + H ₂ O => RCOOH + R'OH

Toto je slávna zmydelňovacia reakcia.

- Kyslá báza

Vo vode je niekoľko druhov hydrolyzovaných na okyslenie alebo alkalizáciu vodného média.

Pridanie zásaditej soli

Octan sodný, bázické soli, disociuje vo vode, čím sa získa Na ⁺ (sodíka) a CH ₃ COO ^- (acetát) ióny . Jeho zásaditosť je spôsobená tým, že acetát je hydrolyzovaný za vzniku OH ^- iónov , zatiaľ čo sodík zostáva nezmenený:

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

OH ^- je zodpovedný za to, že pH stúpa a stáva sa zásaditým.

Pridanie kyslej soli

Chlorid amónny (NH ₄ Cl) je tvorený ión chloridu (Cl ^- ) z kyseliny chlorovodíkovej (HCl), silné kyseliny, a amónneho katiónu (NH ₄ ⁺ ) z hydroxidu amónneho (NH ₄ OH) , slabá základňa. Cl ^- nedisociuje vo vode, ale amóniový katión sa vo vode transformuje nasledujúcim spôsobom:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Hydrolýza amónneho katiónu vytvára protóny, ktoré zvyšujú kyslosť vodného média, pre ktoré je k záveru, že NH ₄ Cl je soľ s kyselinou.

Pridanie neutrálnej soli

Chlorid sodný (NaCl) je soľný produkt reakcie silnej bázy (NaOH) so silnou kyselinou (HCl). Rozpustením chloridu sodného vo vode sa získa katión sodný (Na ⁺ ) a anión (Cl ^- ). Oba ióny sa nedisociovajú vo vode, takže nepridávajú H ⁺ ani OH ^- , pričom udržiavajú svoje pH konštantné.

Preto je chlorid sodný považovaný za neutrálnu soľ.

Referencie

1. Mathews, CK, van Holde, KE a Ahern, KG (2002). Biochémie. (Tretia edícia). Editovať. Pearson-Addison Wesley.
2. Whitten, Davis, Peck a Stanley. (2008). chémia (8. vydanie). CENGAGE Learning.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13. januára 2019). Hydrolýza: Definícia a príklady. Získané z: thinkco.com
4. Theresa Phillips. (28. apríla 2019). Vysvetlenie procesu hydrolýzy. Obnovené z: thebalance.com
5. Editori encyklopédie Britannica. (2016, 16. novembra). Hydrolýzy. Encyclopædia Britannica. Získané z: britannica.com
6. Wikipedia. (2019). Hydrolýzy. Obnovené z: en.wikipedia.org