HYDROLYSE: HVAD DET BESTÅR AF OG EKSEMPLER PÅ REAKTIONER - KEMI - 2025

Den hydrolyse er en kemisk reaktion, som kan forekomme i molekyler eller ioner både uorganiske og organiske, og involverer deltagelse af vand til brydningen af dets obligationer. Dets navn stammer fra det græske, 'hydro' af vand og 'lysis' af brud.

Vandmolekylet, H ₂ O, etablerer en ligevægt med ionerne af salte af svage syrer og baser, dette koncept vises for første gang i generelle undersøgelser for kemi og i analytisk kemi. Det er derfor en af ​​de enkleste kemiske reaktioner.

Generel ligning til en hydrolysereaktion. Kilde: Gabriel Bolívar.

I flere eksempler på hydrolyse er vand alene ikke i stand til at bryde en bestemt kovalent binding. Når dette sker, accelereres eller katalyseres processen ved forsuring eller alkalisering af mediet; det vil sige i nærvær af H ₃ O ⁺ eller OH ^- ioner, hhv. Der er også enzymer, der katalyserer hydrolyse.

Hydrolyse indtager et specielt sted med hensyn til biomolekyler, da bindingerne, der holder deres monomerer sammen, er modtagelige for hydrolysering under visse betingelser. F.eks. Hydrolyseres sukker for at nedbryde polysaccharider i deres bestanddele monosaccharider takket være virkningen af ​​glucosidaseenzymer.

Hvad er hydrolyse?

Billedet ovenfor forklarer, hvad hydrolyse er. Bemærk, at ikke kun molekylet eller substratet (hvis enzymer medierer) bryder dens binding, men også selve vandet, som "sprækker" i H ⁺ og OH ^-, hvor H ⁺ slutter med A, og OH ^- med B. AB Det reagerer derfor med et vandmolekyle, hvilket giver anledning til to produkter, AH og B-OH.

Hydrolyse er derfor den modsatte reaktion på kondensation. I kondensationen forenes to produkter, for at sige AH ​​og B-OH, ved frigørelse af et lille molekyle: vandet. Ved hydrolyse forbruges et molekyle, mens det i kondens frigives eller produceres.

Når vi vender tilbage til eksemplet med sukkerarter, skal du antage, at AB svarer til en saccharosedimer, hvor A repræsenterer glukose, og B repræsenterer fruktose. Den glycosidiske binding AB kan hydrolyseres for at give anledning til de to monosaccharider separat og i opløsning, og det samme sker med oligo og polysaccharider, hvis enzymer medierer sådanne reaktioner.

Bemærk, at pilen i denne reaktion, AB, kun har en retning; det vil sige, det er en irreversibel hydrolyse. Imidlertid er mange hydrolyse faktisk reversible reaktioner, der når en ligevægt.

Eksempler på hydrolysereaktioner

- ATP

ATP er stabil mellem pH-værdier på 6,8 og 7,4. Ved ekstreme pH-værdier hydrolyseres det imidlertid spontant. Hos levende væsener katalyseres hydrolyse af enzymer kendt som ATPaser:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Denne reaktion er stærkt exergonisk, da ADP-entropien er større end ATP. Variationen af ​​Gibbs fri energi (ΔGº) er - 30,5 kJ / mol. Energien produceret ved hydrolyse af ATP bruges i adskillige endergonic reaktioner.

Koblede reaktioner

I nogle tilfælde anvendes hydrolyse af ATP til omdannelse af en forbindelse (A) til en forbindelse (B).

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

- Vand

To vandmolekyler kan reagere med hinanden i tilsyneladende hydrolyse:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

Det er som om et af disse vandmolekyler sprækkes i H ⁺ og OH ^-, H ⁺ vil binde til iltatomet i det andet vandmolekyle, hvilket giver anledning til hydroniumionen, H ₃ O ⁺. Denne reaktion snarere end hydrolyse handler om autoionisering eller autoprotolyse af vand.

- Proteiner

Proteiner er stabile makromolekyler, og for at opnå deres komplette hydrolyse kræves ekstreme tilstande i aminosyrerne, der udgør dem; såsom en koncentration af saltsyre (6 M) og høje temperaturer.

Imidlertid er levende væsener udstyret med et enzymatisk arsenal, der tillader hydrolyse af proteiner til aminosyrer i tolvfingertarmen. Enzymerne involveret i proteinfordøjelse udskilles næsten udelukkende af bugspytkirtlen.

Der er exopeptidaseenzymer, der nedbryder proteiner, der starter ved deres ender: aminopeptidase ved aminosiden, og carboxypeptidase ved carboxylenden. Endopeptidase-enzymer udøver deres virkning inde i proteinkæden, for eksempel: trypsin, pepsin, chymotrypsin osv.

- Amider og estere

Amider, når de opvarmes i et alkalisk medium, giver anledning til en carboxylsyre og en amin:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Estere i et vandigt medium hydrolyseres til en carboxylsyre og en alkohol. Fremgangsmåden katalyseres af enten en base eller en syre:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Dette er den berømte forsæbningsreaktion.

- Syre-base

I vand hydrolyseres adskillige arter for at forsure eller alkalisere det vandige medium.

Tilsætning af et grundlæggende salt

Natriumacetat, et basisk salt, dissocierer i vand til opnåelse af Na ⁺ (natrium) og CH ₃ COO ^- (acetat) ioner. Dets basicitet skyldes det faktum, at acetat hydrolyseres for at generere OH ^- ioner, mens natrium forbliver uændret:

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

OH ^- er ansvarlig for, at pH stiger og bliver basisk.

Tilsætning af et syresalt

Ammoniumchlorid (NH ₄ Cl) er dannet af chloridionen (Cl ^-) fra saltsyre (HCI), en stærk syre, og ammoniumkationen (NH ₄ ⁺) fra ammoniumhydroxid (NH ₄ OH), en svag base. Cl ^- dissocieres ikke i vand, men ammoniumkationen transformeres i vand på følgende måde:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Hydrolysen af ammoniumkationen producerer protoner, som øger surheden af et vandigt medium, hvortil det konkluderes, at NH ₄ Cl er et syresalt.

Tilsætning af et neutralt salt

Natriumchlorid (NaCI) er et saltprodukt af reaktionen fra en stærk base (NaOH) med en stærk syre (HCI). Ved at opløse natriumchlorid i vand produceres natriumkationen (Na ⁺) og anionen (Cl ^-). Begge ioner dissocieres ikke i vand, så de tilsætter ikke H ⁺ eller OH ^- og holder deres pH konstant.

Derfor siges natriumchlorid at være et neutralt salt.

Referencer

1. Mathews, CK, van Holde, KE og Ahern, KG (2002). Biokemi. (Tredje udgave). Redigere. Pearson-Addison Wesley.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8. udgave). CENGAGE Læring.
3. Helmenstine, Anne Marie, ph.d. (13. januar 2019). Hydrolyse: Definition og eksempler. Gendannes fra: thoughtco.com
4. Theresa Phillips. (28. april 2019). En forklaring af processen med hydrolyse. Gendannes fra: thebalance.com
5. Redaktørerne af Encyclopaedia Britannica. (2016, 16. november). Hydrolyse. Encyclopædia Britannica. Gendannes fra: britannica.com
6. Wikipedia. (2019). Hydrolyse. Gendannet fra: en.wikipedia.org