Рэакцыя гідролізу: ўраўненні, прадукт гідролізу

Хімія, як і большасць дакладных навук, якія патрабуюць шмат увагі і цвёрдых ведаў, ніколі не была каханай дысцыплінай школьнікаў. А дарэмна, бо з яе дапамогай можна зразумець мноства працэсаў, якія адбываюцца вакол і ўнутры чалавека. Узяць, да прыкладу, рэакцыю гідролізу: на першы погляд здаецца, што яна мае значэнне толькі для навукоўцаў-хімікаў, але на самой справе без яе ні адзін арганізм не мог бы паўнавартасна функцыянаваць. Давайце даведаемся пра асаблівасці дадзенага працэсу, а таксама пра яго практычным значэнні для чалавецтва.

Рэакцыя гідролізу: што гэта такое?

Дадзеных словазлучэннем называецца спецыфічная рэакцыя абменнага раскладання паміж вадой і раствараецца ў ёй рэчывам з адукацыяй новых злучэнняў. Гідроліз таксама можна назваць сольволизом ў вадзе.

Дадзены хімічны тэрмін утвораны ад 2 грэцкіх слоў: «вада» і «разлажэнне».

прадукты гідролізу

Разгляданая рэакцыя можа адбывацца пры ўзаемадзеянні Н ₂ О как з арганічнымі, так і неарганічнымі рэчывамі. Яе вынік наўпрост залежыць ад таго, з чым кантактавала вада, а таксама выкарыстоўваліся Ці пры гэтым дадатковыя рэчывы-каталізатары, змяняліся Ці тэмпература і ціск.

Да прыкладу, рэакцыя гідролізу солі спрыяе адукацыі кіслот і шчолачаў. А калі гаворка ідзе аб арганічных рэчывах, атрымліваюцца іншыя прадукты. Водны сольволиз тлушчаў спрыяе ўзнікненню гліцэрыны і вышэйшых тоўстых кіслот. Калі працэс адбываецца з вавёркамі, у выніку ўтвараецца розныя амінакіслоты. Вугляводы (поліцукрыды) раскладаюцца на моносахариды.

У целе чалавека, няздольнасць паўнавартасна засвойваць бялкі і вугляводы, рэакцыя гідролізу «спрашчае» іх да рэчываў, якія арганізм у стане пераварыць. Так што сольволиз ў вадзе гуляе важную ролю ў нармальным функцыянаванні кожнай біялагічнай асобіны.

гідроліз соляў

Даведаўшыся, што такое рэакцыя гідролізу, варта азнаёміцца з яе праходжаннем ў рэчывах неарганічнага паходжання, а менавіта солях.

Асаблівасцямі дадзенага працэсу з'яўляецца тое, што пры ўзаемадзеянні гэтых злучэнняў з вадой іёны слабога электраліта ў складзе солі адлучаюцца ад яе і ўтвараюць з Н ₂ О новыя рэчывы. Гэта можа быль альбо кіслата, альбо слабое падстава, або і тое, і іншае. З прычыны ўсяго гэтага адбываецца зрушэнне раўнавагі дысацыяцыі вады.

Зварачальны і незваротны гідроліз

У прыведзеным вышэй прыкладзе у апошнім раўнанні гідролізу можна заўважыць замест адной стрэлкі дзве, прычым абедзве накіраваныя ў розныя бакі. Што гэта значыць? Дадзены знак сігналізуе аб тым, што рэакцыя гідролізу мае зварачальны характар. На практыцы гэта азначае, што, узаемадзейнічаючы з вадой, узятае рэчыва адначасова не толькі раскладаецца на складнікі (якія дазваляюць узнікаць новым злучэнням), але і ўтвараецца зноў.

Аднак не ўсякі гідроліз мае зварачальны характар, інакш бы ён не меў сэнсу, так як новыя рэчывы былі б нестабільныя.

Існуе шэраг фактараў, якія могуць спрыяць таму, каб падобная рэакцыя стала незваротнай:

• Тэмпература. Ад таго, павышаецца яна або паніжаецца, залежыць тое, у які бок ссоўваецца раўнавагу ў якая адбываецца рэакцыі. Калі яна становіцца вышэй, адбываецца зрушэнне да эндотермической рэакцыі. Калі ж наадварот, тэмпература паніжаецца, перавага аказваецца на баку экзотермической рэакцыі.
• Ціск. Гэта яшчэ адна тэрмадынамічная велічыня, актыўна ўплывае на іённы гідроліз. Калі яно павышаецца, хімічнае раўнавагу аказваецца зрушана ў бок рэакцыі, якую суправаджае змяншэнне агульнай колькасці газаў. Калі паніжаецца, наадварот.
• Высокая або нізкая канцэнтрацыя рэчываў, якія ўдзельнічаюць у рэакцыі, а таксама наяўнасць дадатковых каталізатараў.

Віды рэакцый гідролізу ў солевых растворах

• Па аніёнаў (іён з адмоўным зарадам). Сольволиз ў вадзе соляў кіслот слабых і моцных падстаў. Такая рэакцыя з-за уласцівасцяў ўзаемадзейнічаюць рэчываў мае зварачальны характар.

• Па катыёнаў (іён з станоўчым зарадам). Гідроліз солі кіслаты моцнай і падставы слабога. Яна таксама зварачальная.
• Рэакцыя солі слабой кіслаты і слабога падставы. Такі працэс можна лічыць практычна незваротным, паколькі ўсе новаўтвораных рэчывы пакідаюць так званую зону рэакцыі, выпадаючы ў асадак або ператвараючыся ў газ.
• У выпадку калі і падстава, і соль кіслаты - моцныя, у такім растворы не адбываецца водны сольволиз.

ступень гідролізу

Вывучаючы асаблівасці гідролізу ў солях, варта звярнуць увагу на такое з'ява, як яго ступень. Па гэтым словам маецца на ўвазе суадносіны соляў (якія ўжо ўступілі ў рэакцыю раскладання з Н ₂ О) да агульнай колькасці змяшчаецца дадзенага рэчыва ў растворы.

Чым слабейшы кіслаты або падставы, ўдзельнічае ў гідроліз, тым вышэй яго ступень. Яна вымяраецца ў межах 0-100% і вызначаецца па формуле, прадстаўленай ніжэй.

N - лік малекул рэчывы, якія прайшлі гідроліз, а N ₀ - агульная іх колькасць у растворы.

У большасці выпадкаў ступень воднага сольволиза ў солях невялікая. Да прыкладу, у растворы ацэтату натрыю 1% -м яна складае ўсяго 0,01% (пры тэмпературы ў 20 градусаў).

Гідроліз ў рэчывах арганічнага паходжання

Вывучаецца працэс можа адбывацца і ў арганічных хімічных злучэннях.

Практычна ва ўсіх жывых арганізмах адбываецца гідроліз як частка энергетычнага абмену (катабалізму). З яго дапамогай расшчапляюцца вавёркі, тлушчы і вугляводы на лёгка засваяльныя рэчывы. Пры гэтым часта сама вада рэдка апынаецца ў стане запусціць працэс сольволиза, таму арганізмам даводзіцца выкарыстоўваць розныя ферменты ў якасці каталізатараў.

Калі ж гаворка ідзе пра хімічнай рэакцыі з арганічнымі рэчывамі, накіраванай на атрыманне новых рэчываў ва ўмовах лабараторыі або вытворчасці, то для паскарэння і паляпшэння яго ў раствор дадаюць моцныя кіслоты або шчолачы.

Гідроліз ў трыгліцерыдаў (триацилглицеринах)

Гэтым складана які вымаўляецца тэрмінам называюцца тоўстыя кіслоты, якія большасці з нас вядомыя як тлушчы.

Яны бываюць як жывёлы, так і расліннага паходжання. Аднак усім вядома, што вада не здольная раствараць падобныя рэчывы, як жа адбываецца гідроліз тлушчаў?

Разгляданая рэакцыя называецца омылением тлушчаў. Гэта водны сольволиз триацилглицеринов пад уплывам ферментаў у шчолачны або кіслотнай асяроддзі. У залежнасці ад яе, вылучаецца шчолачны гідроліз і кіслотны.

У першым выпадку ў выніку рэакцыі утвараюцца солі вышэйшых тоўстых кіслот (больш вядомыя ўсім як мыла). Такім чынам, з NaOH атрымліваецца звычайнае цвёрдае мыла, а з КОН - вадкае. Так што шчолачны гідроліз ў трыгліцерыдаў - гэта працэс адукацыі мыйных сродкаў. Варта адзначыць, што яго можна свабодна праводзіць у тлушчах як расліннага, так і жывёльнага паходжання.

Разгляданая рэакцыя з'яўляецца прычынай таго, што мыла даволі дрэнна сцірае ў жорсткай вадзе і наогул не мылится ў салёнай. Справа ў тым, што жорсткай называецца Н ₂ О, у якой утрымліваецца ў лішку іёнаў кальцыя і магнію. А мыла, патрапіўшы ў ваду, зноў падвяргаецца гідролізу, распадаючыся на іёны натрыю і вуглевадародны рэшту. У выніку ўзаемадзеяння гэтых рэчываў у вадзе ўтворацца нерастваральныя солі, якія і выглядаюць як белыя шматкі. Каб гэтага не адбылося, у ваду дадаецца гідракарбанат натрыю NaHCO _3, больш вядомы як харчовая сода. Гэта рэчыва павялічвае шчолачнасць раствора і тым самым дапамагае мылу выконваць свае функцыі. Дарэчы, каб пазбегнуць падобных непрыемнасцяў, у сучаснай прамысловасці вырабляюць сінтэтычныя мыйныя сродкі з іншых рэчываў, напрыклад з соляў складаных эфіраў вышэйшых спіртоў і сернай кіслаты. У іх малекулах утрымліваецца ад дванаццаці да чатырнаццаці вугляродных атамаў, дзякуючы чаму яны не губляюць сваіх уласцівасцяў ў салёнай або жорсткай вадзе.

Калі асяроддзе, у якой адбываецца рэакцыя, кіслая, такі працэс называецца кіслотным гідролізам триацилглицеринов. У дадзеным выпадку пад дзеяннем пэўнай кіслаты рэчывы эвалюцыянуюць да гліцэрыны і карбонавых кіслот.

Гідроліз тлушчаў мае яшчэ адзін варыянт - гэта гидрогенизация триацилглицеринов. Дадзены працэс выкарыстоўваецца ў некаторых відах ачысткі, напрыклад пры выдаленні слядоў ацэтылену з этылену або кіслародных прымешак з розных сістэм.

гідроліз вугляводаў

Разгляданыя рэчывы з'яўляюцца аднымі з найбольш важных складнікаў ежы чалавека і жывёл. Аднак цукроза, лактоза, мальтозу, крухмал і глікаген у чыстым выглядзе арганізм не здольны засвоіць. Таму, гэтак жа як і ў выпадку з тлушчамі, гэтыя вугляводы расшчапляюцца на засваяльныя элементы з дапамогай рэакцыі гідролізу.

Таксама водны сольволиз вугляродаў актыўна ўжываецца і ў прамысловасці. З крухмалу, з прычыны разгляданай рэакцыі з Н ₂ О, здабываюць глюкозу і патаку, якія ўваходзяць у склад практычна ўсіх прысмакаў.

Яшчэ адзін поліцукрыд, які актыўна выкарыстоўваецца ў прамысловасці для вырабу шматлікіх карысных рэчываў і прадуктаў, - гэта цэлюлоза. З яе здабываюць тэхнічны гліцэрына, этиленгликоль, дрожджы кармавыя, сорбіт і добра вядомы ўсім этылавы спірт.

Гідроліз цэлюлозы адбываецца пры працяглым уздзеянні высокай тэмпературы і наяўнасці мінеральных кіслот. Канчатковым прадуктам гэтай рэакцыі з'яўляецца, як і ў выпадку з крухмалам, глюкоза. Пры гэтым варта ўлічваць, што гідроліз цэлюлозы праходзіць больш складана чым, у крухмалу, паколькі гэты поліцукрыд ўстойлівей да ўздзеяння мінеральных кіслот. Аднак паколькі цэлюлоза з'яўляецца галоўнай складнікам клеткавых абалонак ўсіх вышэйшых раслін, сыравіна, яе якое змяшчае, абыходзіцца танней, чым для крухмалу. Пры гэтым Цэлюлозна глюкозу больш выкарыстоўваюць для тэхнічных патрэб, у той час як прадукт гідролізу крухмалу лічыцца лепш прыдатным для харчавання.

гідроліз бялкоў

Вавёркі - гэта асноўны будаўнічы матэрыял для клетак ўсіх жывых арганізмаў. Яны складаюцца з шматлікіх амінакіслот і з'яўляюцца вельмі важным прадуктам для нармальнага функцыянавання арганізма. Аднак з'яўляючыся высокамалекулярныя злучэнні, яны могуць дрэнна засвойвацца. Каб спрасціць дадзеную задачу, адбываецца іх гідроліз.

Як і ў выпадку з іншымі арганічнымі рэчывамі, дадзеная рэакцыя руйнуе бялкі да нізкамалекулярных прадуктаў, лёгка засваяльных арганізмам.