Гідроліз (від дав.-гр. ὕδωρ — вода і λύσις — розкладання) — це розкладання речовин під дією води. Солі утворюються при взаємодії основи та кислоти та складаються з катіону металу (або амонію) та аніону кислотного залишку. Катіон — частина основи, аніон — частина кислоти. При гідролізі солей утворюються кислоти та луги. Органічні сполуки гідролізуються в присутності кислот (кислотний гідроліз) або лугів (лужний гідроліз).
Гідроліз | |
Протилежне | поліконденсація |
---|---|
|
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOWxMMlV3TDBoNVpISnZiSGx6YVhNdWNHNW5Mek16TlhCNExVaDVaSEp2YkhsemFYTXVjRzVuLnBuZw==.png)
В живій природі гідроліз молекул, в тому числі біополімерів, каталізують ферменти класу гідролаз. Залежно від типу зв'язку, що розщеплюється, гідролази підрозділяють на 13 підкласів.
Зворотна гідролізу реакція називається конденсацією.
Типи
Гідроліз — хімічний процес, окремий випадок сольволізу, в якому вихідні молекули розкладаються при участі молекули води з виходом нових речовин.
Найпоширеніший в неорганічній хімії тип гідролізу відбувається, коли сіль слабкої кислоти або слабкої основи (чи обидвох) розчиняють у воді. Сіль розпадається на позитивні і негативні іони. Наприклад, ацетат натрію дисоціює в воді на ацетат-аніони та катіони натрію. Іони натрію з іонами гідроксиду реагують дуже мало, в той час як ацетат-аніони сполучаються з іонами водню краще, з отриманням молекули оцтової кислоти. Кінцевим результатом є відносне переважання гідроксильних іонів, тобто середовище стає оснóвним.
Гідроліз солей
Гідроліз солей — різновид реакцій гідролізу, зумовлений протіканням реакцій іонного обміну в розчинах (переважно, водних) розчинних солей-електролітів. Рушійною силою процесу є взаємодія іонів з водою, що приводить до утворення слабкого електроліту в іонному або (рідше) молекулярному вигляді («зв'язування іонів»).
Розрізняють оборотний і необоротний гідроліз солей :
- Гідроліз солі слабкої кислоти і сильної основи (гідроліз за аніоном):
(Розчин має слаболужне середовище, реакція протікає оборотно, гідроліз по другому щаблі протікає в незначній мірі)
- Гідроліз солі сильної кислоти і слабкої основи (гідроліз за катіоном):
(Розчин має слабокисле середовище, реакція протікає оборотно, гідроліз по другому щаблі протікає в незначній мірі)
- Гідроліз солі слабкої кислоти і слабкої основи:
(Рівновага зміщена в бік продуктів, гідроліз протікає практично повністю, тому що обидва продукти реакції виходять із зони реакції у вигляді осаду чи газу).
Сіль сильної кислоти і сильної основи не піддається гідролізу, тому розчин нейтральний.
Ступінь гідролізу
Під ступенем гідролізу розуміють відношення кількості (концентрації) солі, яка піддається гідролізу, до загальної кількості (концентрації) розчиненої солі. Позначається α (або h гідр ); α = ( c гідр / c заг ) · 100 % де c гідр — число молей гідролізованої солі, c заг — загальна кількість молей розчиненої солі. Ступінь гідролізу солі тим вище, чим слабкіше кислота або основа, що її утворюють. Ступінь гідролізу зростає також із розведенням розчину та із ростом температури (зазвичай оборотно).
Гідроліз в органічній хімії
При нормальних умовах відбувається тільки кілька реакцій між водою та органічними сполуками. Загалом, сильні кислоти або луги додаються як каталізатори гідролізу, якщо сама вода не дає ніякого ефекту.
Кислотно/основно-каталізований гідроліз дуже поширений, одним із прикладів його є гідроліз амідів або естерів. Він відбувається, коли нуклеофіл (частинка з неподіленими парами електронів, наприклад, молекула води або гідроксильний іон) атакує вуглець карбонільної групи естеру чи аміду. У водному середовищі гідроксильні іони є кращими нуклеофілами, ніж диполі води. За умов кислотного каталізу карбонільні групи стають протонованими, і це призводить до спрощення нуклеофільної атаки. Продуктами гідролізу є сполуки, що містять карбоксильну групу.
Класичний приклад гідролізу естеру — омилення. Це гідроліз тригліцеридів (жиру) з водної основи під дією, наприклад, гідроксиду натрію (NaOH). Під час процесу утворюється гліцерин, а жирні кислоти реагують з основами, перетворюючи їх у солі, які називаються милами і використовуються в домашньому господарстві.
Крім того, гідроліз — важливий процес у рослинних і тваринних організмах, найбільш значущі приклади — обмін речовин і зберігання енергії. Всі живі клітини вимагають постійного енергопостачання для двох основних цілей: біосинтезу макро- і мікромолекул та активного транспорту іонів і молекул через клітинні мембрани. Енергія, одержувана від окислення поживних речовин, не використовується безпосередньо там, де її було виділено, а направляється в спеціальні молекули зберігання енергії — аденозинтрифосфат (АТФ), — за допомогою складних і багатоступінчатих реакцій.
![image](https://www.wikidata.uk-ua.nina.az/image/aHR0cHM6Ly93d3cud2lraWRhdGEudWstdWEubmluYS5hei9pbWFnZS9hSFIwY0hNNkx5OTFjR3h2WVdRdWQybHJhVzFsWkdsaExtOXlaeTkzYVd0cGNHVmthV0V2WTI5dGJXOXVjeTkwYUhWdFlpOHdMekEzTDBGVVVGOXpkSEoxWTNSMWNtVXVjM1puTHpJeU1IQjRMVUZVVUY5emRISjFZM1IxY21VdWMzWm5MbkJ1Wnc9PS5wbmc=.png)
Молекули АТФ містять пірофосфатні зв'язки (утворені при об'єднанні двох одиниць фосфату), що виділяють енергію в процесі гідролізу. АТФ може піддаватися гідролізу двома способами: видалення кінцевого фосфату з утворенням аденозиндифосфату (АДФ) і неорганічного фосфату, або видалення кінцевого дифосфату з утворенням аденозинмонофосфату (АМФ) і пірофосфату. Пірофосфат може гідролізувати далі з утворенням орто-фосфатів. Виділена енергія дозволяє перебіг інших реакцій біосинтезу, які не відбуваються самовільно.
Крім того, в живих системах більшість біохімічних реакцій, в тому числі гідроліз АТФ, відбувається за умов ферментативного каталізу. Каталітична дія ферментів уможливлює гідроліз білків та жирів, біохімічне розщеплення олій і вуглеводів. Як приклад можна розглянути протеази, ферменти, що допомагають травленню, викликаючи гідроліз пептидних зв'язків у білках. Вони каталізують гідроліз пептидних зв'язків в пептидному ланцюзі, на відміну від екзопептидаз, які каталізують гідроліз кінцевого пептиду, звільнюючи окремі вільні амінокислоти.
Однак, протеази не каталізують гідроліз всіх видів білків. Їхня дія стереоселективна: поширюється тільки на білки з певною третинною структурою. Тому що необхідна певна орієнтація молекули, щоб амідна група перебувала у визначеному місці для каталізу. Ця специфіка зберігає цілісність інших білків, таких як гормони, і, отже, біологічна система продовжує функціонувати в звичайному режимі.
Див. також
Література
- Мала гірнича енциклопедія : у 3 т. / за ред. В. С. Білецького. — Д. : Донбас, 2004. — Т. 1 : А — К. — 640 с. — .
- Глосарій термінів з хімії // Й. Опейда, О. Швайка. Ін-т фізико-органічної хімії та вуглехімії ім. Л. М. Литвиненка НАН України, Донецький національний університет. — Донецьк: Вебер, 2008. — 758 с. —
Посилання
- ГІДРОЛІЗ [ 10 березня 2016 у Wayback Machine.] // Фармацевтична енциклопедія
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Gidroliz vid dav gr ὕdwr voda i lysis rozkladannya ce rozkladannya rechovin pid diyeyu vodi Soli utvoryuyutsya pri vzayemodiyi osnovi ta kisloti ta skladayutsya z kationu metalu abo amoniyu ta anionu kislotnogo zalishku Kation chastina osnovi anion chastina kisloti Pri gidrolizi solej utvoryuyutsya kisloti ta lugi Organichni spoluki gidrolizuyutsya v prisutnosti kislot kislotnij gidroliz abo lugiv luzhnij gidroliz GidrolizProtilezhnepolikondensaciya Gidroliz u VikishovishiZagalnij viglyad reakciyi gidrolizu v organichnij himiyi V zhivij prirodi gidroliz molekul v tomu chisli biopolimeriv katalizuyut fermenti klasu gidrolaz Zalezhno vid tipu zv yazku sho rozsheplyuyetsya gidrolazi pidrozdilyayut na 13 pidklasiv Zvorotna gidrolizu reakciya nazivayetsya kondensaciyeyu TipiGidroliz himichnij proces okremij vipadok solvolizu v yakomu vihidni molekuli rozkladayutsya pri uchasti molekuli vodi z vihodom novih rechovin Najposhirenishij v neorganichnij himiyi tip gidrolizu vidbuvayetsya koli sil slabkoyi kisloti abo slabkoyi osnovi chi obidvoh rozchinyayut u vodi Sil rozpadayetsya na pozitivni i negativni ioni Napriklad acetat natriyu disociyuye v vodi na acetat anioni ta kationi natriyu Ioni natriyu z ionami gidroksidu reaguyut duzhe malo v toj chas yak acetat anioni spoluchayutsya z ionami vodnyu krashe z otrimannyam molekuli octovoyi kisloti Kincevim rezultatom ye vidnosne perevazhannya gidroksilnih ioniv tobto seredovishe staye osnovnim Gidroliz solej Gidroliz solej riznovid reakcij gidrolizu zumovlenij protikannyam reakcij ionnogo obminu v rozchinah perevazhno vodnih rozchinnih solej elektrolitiv Rushijnoyu siloyu procesu ye vzayemodiya ioniv z vodoyu sho privodit do utvorennya slabkogo elektrolitu v ionnomu abo ridshe molekulyarnomu viglyadi zv yazuvannya ioniv Rozriznyayut oborotnij i neoborotnij gidroliz solej Gidroliz soli slabkoyi kisloti i silnoyi osnovi gidroliz za anionom CO32 H2O HCO3 OH displaystyle mathsf CO 3 2 H 2 O rightleftharpoons HCO 3 OH Na2CO3 H2O NaHCO3 NaOH displaystyle mathsf Na 2 CO 3 H 2 O rightleftharpoons NaHCO 3 NaOH Rozchin maye slaboluzhne seredovishe reakciya protikaye oborotno gidroliz po drugomu shabli protikaye v neznachnij miri Gidroliz soli silnoyi kisloti i slabkoyi osnovi gidroliz za kationom Cu2 H2O CuOH H displaystyle mathsf Cu 2 H 2 O rightleftharpoons CuOH H CuCl2 H2O CuOHCl HCl displaystyle mathsf CuCl 2 H 2 O rightleftharpoons CuOHCl HCl Rozchin maye slabokisle seredovishe reakciya protikaye oborotno gidroliz po drugomu shabli protikaye v neznachnij miri Gidroliz soli slabkoyi kisloti i slabkoyi osnovi 2Al3 3S2 6H2O 2Al OH 3 3H2S displaystyle mathsf 2Al 3 3S 2 6H 2 O rightarrow 2Al OH 3 downarrow 3H 2 S uparrow Al2S3 6H2O 2Al OH 3 3H2S displaystyle mathsf Al 2 S 3 6H 2 O rightarrow 2Al OH 3 downarrow 3H 2 S uparrow Rivnovaga zmishena v bik produktiv gidroliz protikaye praktichno povnistyu tomu sho obidva produkti reakciyi vihodyat iz zoni reakciyi u viglyadi osadu chi gazu Sil silnoyi kisloti i silnoyi osnovi ne piddayetsya gidrolizu tomu rozchin nejtralnij Stupin gidrolizu Pid stupenem gidrolizu rozumiyut vidnoshennya kilkosti koncentraciyi soli yaka piddayetsya gidrolizu do zagalnoyi kilkosti koncentraciyi rozchinenoyi soli Poznachayetsya a abo h gidr a c gidr c zag 100 de c gidr chislo molej gidrolizovanoyi soli c zag zagalna kilkist molej rozchinenoyi soli Stupin gidrolizu soli tim vishe chim slabkishe kislota abo osnova sho yiyi utvoryuyut Stupin gidrolizu zrostaye takozh iz rozvedennyam rozchinu ta iz rostom temperaturi zazvichaj oborotno Gidroliz v organichnij himiyiPri normalnih umovah vidbuvayetsya tilki kilka reakcij mizh vodoyu ta organichnimi spolukami Zagalom silni kisloti abo lugi dodayutsya yak katalizatori gidrolizu yaksho sama voda ne daye niyakogo efektu Kislotno osnovno katalizovanij gidroliz duzhe poshirenij odnim iz prikladiv jogo ye gidroliz amidiv abo esteriv Vin vidbuvayetsya koli nukleofil chastinka z nepodilenimi parami elektroniv napriklad molekula vodi abo gidroksilnij ion atakuye vuglec karbonilnoyi grupi esteru chi amidu U vodnomu seredovishi gidroksilni ioni ye krashimi nukleofilami nizh dipoli vodi Za umov kislotnogo katalizu karbonilni grupi stayut protonovanimi i ce prizvodit do sproshennya nukleofilnoyi ataki Produktami gidrolizu ye spoluki sho mistyat karboksilnu grupu Klasichnij priklad gidrolizu esteru omilennya Ce gidroliz trigliceridiv zhiru z vodnoyi osnovi pid diyeyu napriklad gidroksidu natriyu NaOH Pid chas procesu utvoryuyetsya glicerin a zhirni kisloti reaguyut z osnovami peretvoryuyuchi yih u soli yaki nazivayutsya milami i vikoristovuyutsya v domashnomu gospodarstvi Krim togo gidroliz vazhlivij proces u roslinnih i tvarinnih organizmah najbilsh znachushi prikladi obmin rechovin i zberigannya energiyi Vsi zhivi klitini vimagayut postijnogo energopostachannya dlya dvoh osnovnih cilej biosintezu makro i mikromolekul ta aktivnogo transportu ioniv i molekul cherez klitinni membrani Energiya oderzhuvana vid okislennya pozhivnih rechovin ne vikoristovuyetsya bezposeredno tam de yiyi bulo vidileno a napravlyayetsya v specialni molekuli zberigannya energiyi adenozintrifosfat ATF za dopomogoyu skladnih i bagatostupinchatih reakcij Struktura ATF Gidrolitichne vidsheplennya fosfat ioniv suprovodzhuyetsya vidilennyam energiyi Molekuli ATF mistyat pirofosfatni zv yazki utvoreni pri ob yednanni dvoh odinic fosfatu sho vidilyayut energiyu v procesi gidrolizu ATF mozhe piddavatisya gidrolizu dvoma sposobami vidalennya kincevogo fosfatu z utvorennyam adenozindifosfatu ADF i neorganichnogo fosfatu abo vidalennya kincevogo difosfatu z utvorennyam adenozinmonofosfatu AMF i pirofosfatu Pirofosfat mozhe gidrolizuvati dali z utvorennyam orto fosfativ Vidilena energiya dozvolyaye perebig inshih reakcij biosintezu yaki ne vidbuvayutsya samovilno Krim togo v zhivih sistemah bilshist biohimichnih reakcij v tomu chisli gidroliz ATF vidbuvayetsya za umov fermentativnogo katalizu Katalitichna diya fermentiv umozhlivlyuye gidroliz bilkiv ta zhiriv biohimichne rozsheplennya olij i vuglevodiv Yak priklad mozhna rozglyanuti proteazi fermenti sho dopomagayut travlennyu viklikayuchi gidroliz peptidnih zv yazkiv u bilkah Voni katalizuyut gidroliz peptidnih zv yazkiv v peptidnomu lancyuzi na vidminu vid ekzopeptidaz yaki katalizuyut gidroliz kincevogo peptidu zvilnyuyuchi okremi vilni aminokisloti Odnak proteazi ne katalizuyut gidroliz vsih vidiv bilkiv Yihnya diya stereoselektivna poshiryuyetsya tilki na bilki z pevnoyu tretinnoyu strukturoyu Tomu sho neobhidna pevna oriyentaciya molekuli shob amidna grupa perebuvala u viznachenomu misci dlya katalizu Cya specifika zberigaye cilisnist inshih bilkiv takih yak gormoni i otzhe biologichna sistema prodovzhuye funkcionuvati v zvichajnomu rezhimi Div takozhGidroliz torfu Elektrolitichna disociaciya Pererobka nefelin polovoshpat ridkisnometalichnih rud elektrogidrolizomLiteraturaMala girnicha enciklopediya u 3 t za red V S Bileckogo D Donbas 2004 T 1 A K 640 s ISBN 966 7804 14 3 Glosarij terminiv z himiyi J Opejda O Shvajka In t fiziko organichnoyi himiyi ta vuglehimiyi im L M Litvinenka NAN Ukrayini Doneckij nacionalnij universitet Doneck Veber 2008 758 s ISBN 978 966 335 206 0PosilannyaGIDROLIZ 10 bereznya 2016 u Wayback Machine Farmacevtichna enciklopediya