HYDROLYYSI: MISTÄ SE KOOSTUU JA ESIMERKKEJÄ REAKTIOISTA - KEMIA - 2026

Hydrolyysi on kemiallinen reaktio, joka voi esiintyä molekyyleissä tai ionien sekä epäorgaanisten että orgaanisten, ja siihen liittyy osallistumista vettä rikkoutuminen sen joukkovelkakirjoja. Sen nimi on peräisin kreikasta, veden 'hydro' ja repeämän 'hajoamisesta'.

Vesimolekyyli, H ₂ O, muodostaa tasapainon heikkojen happojen ja emästen suolojen ionien kanssa, tämä käsite esiintyy ensimmäistä kertaa kemian yleisissä tutkimuksissa ja analyyttisessä kemiassa. Siksi se on yksi yksinkertaisimmista kemiallisista reaktioista.

Yleinen yhtälö hydrolyysireaktiolle. Lähde: Gabriel Bolívar.

Useissa hydrolyysiesimerkkeissä vesi yksin ei kykene hajottamaan tiettyä kovalenttista sidosta. Kun tätä tapahtuu, prosessia kiihdytetään tai katalysoidaan väliaineen happa- malla tai alkalisoimalla; että on, kun läsnä on H ₃ O ⁺ tai OH ^- ioneja, vastaavasti. Lisäksi on olemassa entsyymejä, jotka katalysoivat hydrolyysiä.

Hydrolyysillä on erityinen paikka biomolekyylien suhteen, koska sidokset, jotka pitävät niiden monomeerit yhdessä, ovat herkkiä hydrolysoitumaan tietyissä olosuhteissa. Esimerkiksi sokerit hydrolysoidaan hajottamaan polysakkaridit niiden muodostamiksi monosakkarideiksi glukosidaasientsyymien vaikutuksesta.

Mikä on hydrolyysi?

Yllä oleva kuva selittää mitä hydrolyysi on. Huomaa, että ei ainoastaan molekyylin tai substraatin (jos entsyymit välittävät) murretaan sidos, mutta myös itse vesi, joka "murtumat" osaksi H ⁺ ja OH ^-, jossa H ⁺ päät A, ja OH ^- B. AB Siksi se reagoi vesimolekyylin kanssa, jolloin syntyy kaksi tuotetta, AH ja B-OH.

Siksi hydrolyysi on päinvastainen reaktio kondensoitumiseen. Kondensaatiossa kaksi tuotetta, sanotun AH ja B-OH, yhdistyvät pienen molekyylin: veden vapautumisen avulla. Hydrolysoinnissa molekyyli kuluu, kun taas kondensaatiossa se vapautuu tai muodostuu.

Palaamalla sokerien esimerkkiin oletetaan, että AB vastaa sakkaroosidimeeriä, jossa A edustaa glukoosia ja B edustaa fruktoosia. Glukosidisidos AB voidaan hydrolysoida, jotta saadaan aikaan kaksi monosakkaridia erikseen ja liuoksessa, ja sama tapahtuu oligo- ja polysakkarideille, jos entsyymit välittävät sellaisia ​​reaktioita.

Huomaa, että tässä reaktiossa, AB: n, nuolella on vain yksi suunta; ts. se on peruuttamaton hydrolyysi. Monet hydrolyysit ovat kuitenkin itse asiassa palautuvia reaktioita, jotka saavuttavat tasapainon.

Esimerkkejä hydrolyysireaktioista

- ATP

ATP on vakaa pH-arvojen 6,8 ja 7,4 välillä. Äärimmäisissä pH-arvoissa se kuitenkin hydrolysoituu spontaanisti. Elävissä olevioissa hydrolyysia katalysoivat entsyymit, jotka tunnetaan ATPaaseina:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Tämä reaktio on voimakkaasti eksergoninen, koska ADP: n entropia on suurempi kuin ATP: n. Gibbs-vapaan energian (ΔGº) variaatio on - 30,5 kJ / mol. ATP: n hydrolyysillä tuotettua energiaa käytetään lukuisissa endergonisissa reaktioissa.

Yhdistetyt reaktiot

Joissakin tapauksissa ATP: n hydrolyysiä käytetään yhdisteen (A) muuttamiseen yhdisteeksi (B).

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

- Vesi

Kaksi vesimolekyyliä voi reagoida toistensa kanssa ilmeisessä hydrolyysissä:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

Se on ikään kuin yksi näistä vesimolekyylien hajonnut H ⁺ ja OH ^-, H ⁺ menee sitoutuvat happiatomin muiden vesimolekyylin, mikä antaa aiheen hydroniumioniin, H ₃ O ⁺. Tämä reaktio, sen sijaan, että hydrolyysi, on kyse veden autoionisaatiosta tai autoprotolyysistä.

- Proteiineja

Proteiinit ovat stabiileja makromolekyylejä, ja niiden täydellisen hydrolyysin saavuttamiseksi niitä muodostavissa aminohapoissa vaaditaan äärimmäisiä olosuhteita; kuten suolahapon konsentraatio (6 M) ja korkeat lämpötilat.

Eläville olennoille annetaan kuitenkin entsymaattinen arsenaali, joka sallii proteiinien hydrolyysin pohjukaissuoleen aminohapoiksi. Haiman eritämät proteiinien hajottamiseen osallistuvat entsyymit.

On olemassa eksopeptidaasientsyymejä, jotka hajoavat proteiineja niiden päistä lähtien: aminopeptidaasi aminopäässä ja karboksipeptidaasi karboksyylipäässä. Endopeptidaasientsyymit vaikuttavat proteiiniketjun sisäpuolelle, esimerkiksi: trypsiini, pepsiini, kymotrypsiini jne.

- amidit ja esterit

Amidit, kun niitä kuumennetaan alkalisessa väliaineessa, tuottavat karboksyylihappoa ja amiinia:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Vesipitoisessa väliaineessa olevat esterit hydrolysoidaan karboksyylihapoksi ja alkoholiksi. Prosessia katalysoi joko emäs tai happo:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + ROH

Tämä on kuuluisa saippuointireaktio.

- Happo-emäs

Vedessä hydrolysoidaan useita lajeja vesipitoisen väliaineen happamaksi tekemiseksi tai alkalistamiseksi.

Emäksisen suolan lisääminen

Natriumasetaatti, emäksistä suolaa, dissosioituu vedessä, jolloin saatiin Na ⁺ (natrium) ja CH ₃ COO ^- (asetaatti) ioneja. Sen emäksisyys johtuu siitä, että asetaatti hydrolysoidaan tuottamaan OH ^- ioneja, kun taas natrium pysyy muuttumattomana:

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

OH ^- vastaa siitä, että pH nousee ja muuttuu emäksiseksi.

Happosuolan lisääminen

Ammoniumkloridia (NH ₄ Cl) muodostetaan kloridi-ioni (Cl ^-) suolahaposta (HCI), joka on vahva happo, ja ammoniumkationi (NH ₄ ⁺), ammonium- hydroksidi (NH ₄ OH), heikko perusta. Cl ^- ei dissosioidu vedessä, mutta ammoniumkationi muuttuu vedessä seuraavalla tavalla:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Hydrolyysi ammoniumkationin tuottaa protoneja, jotka lisäävät happamuus vesipitoista väliainetta, jota varten se on päätelty, että NH ₄ Cl on hapan suola.

Lisää neutraalia suolaa

Natriumkloridi (NaCl) on suolatuote vahvan emäksen (NaOH) reaktiosta vahvan hapon (HCl) kanssa. Liuottamalla natriumkloridi veteen, muodostuu natriumkationi (Na ⁺) ja anioni (Cl ^-). Molemmat ionit eivät hajoa vedessä, joten ne eivät lisää H ⁺ tai OH ^- pitäen pH: n vakiona.

Siksi natriumkloridin sanotaan olevan neutraali suola.

Viitteet

1. Mathews, CK, van Holde, KE ja Ahern, KG (2002). Biokemia. (Kolmas painos). Muokata. Pearson-Addison Wesley.
2. Whitten, Davis, Peck ja Stanley. (2008). Kemia (8. painos). CENGAGE -oppiminen.
3. Helmenstine, tohtori Anne Marie (13. tammikuuta 2019). Hydrolyysi: määritelmä ja esimerkit. Palautettu osoitteesta: gondo.com
4. Theresa Phillips. (28. huhtikuuta 2019). Selitys hydrolyysiprosessista. Palautettu osoitteesta: thebalance.com
5. Encyclopaedia Britannican toimittajat. (2016, 16. marraskuuta). Hydrolyysi. Encyclopædia Britannica. Palautettu osoitteesta: britannica.com
6. Wikipedia. (2019). Hydrolyysi. Palautettu osoitteesta: en.wikipedia.org