Hydrolýza: rovnice, produkt hydrolýzy

Chemie, stejně jako většina z exaktních věd, které vyžadují velkou pozornost a solidní znalosti, nikdy oblíbený kázeň studentů. A marně, protože to může pomoci pochopit mnoho z procesů probíhajících v okolí i uvnitř. Vezměme si například, hydrolýzní reakce: Na první pohled se zdá, že je důležité pouze pro chemiky, ale ve skutečnosti, aniž by kterýkoli subjekt nemohl fungovat správně. Pojďme se dozvědět o vlastnostech tohoto procesu, stejně jako jeho praktický význam pro lidstvo.

Hydrolýza: co je to?

Tato fráze je specifickou reakcí výměnného rozkladu mezi vodou a látkou rozpuštěnou v ní s tvorbou nových sloučenin. Hydrolýza může být také nazývána solvolýza ve vodě.

Tento chemický výraz je tvořen dvěma řeckými slovy: "voda" a "rozpad".

Produkty hydrolýzy

Uvažovaná reakce může nastat, když H₂Oba s organickými a anorganickými látkami. Jeho výsledek přímo závisí na tom, s čím byla voda v kontaktu a zda byly použity další katalytické látky, a to, zda se změnila teplota a tlak.

Například reakce hydrolýzy soli podporuje tvorbu kyselin a zásad. A pokud mluvíme o organických látkách, získáváme další produkty. Vodná solvolýza tuků podporuje vzhled glycerolu a vyšších mastných kyselin. Pokud se proces vyskytuje s bílkovinami, vzniknou různé aminokyseliny. Sacharidy (polysacharidy) se rozkládají na monosacharidy.

V lidském těle, schopny plně metabolizovat proteiny a sacharidy, hydrolýzní reakci „zjednodušení“ je, aby látky, které tělo je schopné stravitelné. Takže solvolýza ve vodě hraje důležitou roli v normálním fungování každého biologického jedince.

Hydrolýza solí

Po naučení, jaká je reakce hydrolýza, stojí za to seznámit se svým průběhem látky anorganického původu, konkrétně soli.

Zvláštnost tohoto procesu spočívá v tom, že když tyto sloučeniny reagují s vodou, ionty slabého elektrolytu ve slané formě jsou od něj odpojeny a tvoří s H₂O nových látek. Může být buď kyselá, nebo slabá základna, jeden nebo oba. Výsledkem toho je rovnováha oddělení vodních posunů.

Reverzibilní a nevratná hydrolýza

Ve výše uvedeném příkladu se jedná o poslední rovnice hydrolýzy můžete vidět namísto jedné šipky dvě a oba jsou směrovány různými směry. Co to znamená? Tento znak ukazuje, že hydrolýza je reverzibilní. V praxi to znamená, že při interakci s vodou se látka, která se současně dělá, nejen rozkládá na složky (které umožňují vznik nových sloučenin), ale také se znovu tvoří.

Avšak ne každá hydrolýza má reverzibilní charakter, jinak by neměla smysl, protože nové látky by byly nestabilní.

Existuje celá řada faktorů, které mohou tuto reakci učinit nezvratnou:

• Teplota. O tom, zda se zvedne nebo klesá, záleží na tom, v jakém směru se rovnováha probíhající reakce posune. Pokud se zvýší, dojde k posunu k endotermické reakci. Pokud naopak teplota klesá, výhoda je na straně exotermní reakce.
• Tlak. Jedná se o další termodynamické množství, které aktivně ovlivňuje ionovou hydrolýzu. Pokud se zvedne, chemická rovnováha se posune směrem k reakci, což je doprovázeno snížením celkového množství plynů. Pokud to dopadne dolů, naopak.
• Vysoká nebo nízká koncentrace látek zapojených do reakce, stejně jako přítomnost dalších katalyzátorů.

Typy hydrolýzních reakcí v solných roztokech

• Aniontem (ionem s negativním nábojem). Solvoliz ve vodě kyselých solí slabých a silných bází. Taková reakce je reverzibilní kvůli vlastnostem interakčních látek.

• Na kationtu (ion s kladným nábojem). Hydrolýza kyselé soli je silná a báze je slabá. Je také reverzibilní.
• Reakce soli s slabou kyselinou a slabé báze. Takový proces lze považovat za téměř nevratný, protože všechny nově vytvořené látky opouštějí tzv. Reakční zónu, vysrážené nebo se stávají plynem.
• V případě, že jak báze, tak kyselá sůl jsou silné, v takovém roztoku nedochází k žádné vodné solvolýze.

Stupeň hydrolýzy

Při studiu vlastností hydrolýzy ve slaninách stojí za to věnovat pozornost takovým jevům jako jejich stupeň. Tímto slovem se míní poměr solí (které již vstoupily do reakce rozkladu s H₂O) na celkové množství látky obsažené v roztoku.

Čím je kyselina nebo báze slabší, tím vyšší je stupeň její hydrolýzy. Měří se v rozmezí 0-100% a je určen níže uvedeným vzorem.

N je počet molekul látky, která prošla hydrolýzou, a N₀ - jejich celkové množství v roztoku.

Ve většině případů je stupeň solvolýzy ve vodě malý. Například v roztoku octanu sodného 1% je to jen 0,01% (při teplotě 20 stupňů).

Hydrolýza v látkách organického původu

Studovaný proces se může vyskytovat iv organických chemických sloučeninách.

Téměř všechny živé organismy procházejí hydrolýzou jako součást energetického metabolismu (katabolismus). S jeho pomocí se bílkoviny, tuky a sacharidy rozkládají na snadno stravitelné látky. V tomto případě často voda sama o sobě jen zřídka může zahájit proces solvolýzy, takže organismy musí používat různé enzymy jako katalyzátory.

Pokud se jedná o chemickou reakci s organickými látkami, jejichž cílem je získání nových látek za laboratorních nebo výrobních podmínek, přidávají se k tomu silné kyseliny nebo zásady, které ho urychlují a zlepšují.

Hydrolýza v triglyceridech (triacylglyceroly)

Tento těžký termín se nazývá mastné kyseliny, které většina z nás známe jako tuky.

Jsou jak živočišného, ​​tak rostlinného původu. Nicméně, každý ví, že voda není schopna rozpouštět takové látky, jak se vyskytuje hydrolýza tuků?

Tato reakce se nazývá zmýdelnění tuků. Toto je vodná solvolýza triacylglycerolů pod vlivem enzymů v alkalickém nebo kyselém prostředí. V závislosti na tom se uvolní alkalická hydrolýza a kyselost.

V prvním případě vede reakce k tvorbě solí vyšších mastných kyselin (které jsou lépe známy všem jako mýdla). Takže z NaOH se získá obvyklé pevné mýdlo a z KOH - kapaliny. Takže alkalická hydrolýza v triglyceridech je proces tvorby detergentů. Je třeba poznamenat, že může být volně prováděno v tucích rostlinného i živočišného původu.

Tato reakce je důvodem, proč se mýdlo v těžké vodě špiní a vůbec se neumývají ve slané vodě. Faktem je, že tuhá se nazývá H₂O, který je obsažen v přebytku iontů vápníku a hořčíku. A mýdlo, které se dostalo do vody, znovu prochází hydrolýzou, rozkládá se na sodné ionty a uhlovodíkové zbytky. V důsledku interakce těchto látek ve vodě se vytvářejí nerozpustné soli, které vypadají jako bílé vločky. Aby se tomu zabránilo, hydrogenuhličitan sodný NaHCO₃, lépe známý jako soda pečení. Tato látka zvyšuje alkalitu roztoku a tím pomáhá mýdlu plnit jeho funkce. Mimochodem, aby se předešlo takovým problémům, v moderním průmyslu jsou syntetické detergenty vyrobeny z jiných látek, například ze solí esterů vyšších alkoholů a kyseliny sírové. Jejich molekuly obsahují od dvanáct do čtrnáct uhlíkových atomů, takže neztrácejí své vlastnosti ve slané nebo tvrdé vodě.

Pokud je prostředí, ve kterém dochází k reakci, kyselé, takový proces se nazývá kyselou hydrolýzou triacylglycerolů. V tomto případě, pod vlivem určité kyseliny, se látky vyvíjejí na glycerol a karboxylové kyseliny.

Hydrolýza tuků má jinou možnost - hydrogenaci triacylglycerolů. Tento postup se používá při některých typech čištění, například při odstraňování stop acetylenu z ethylenu nebo kyslíkových nečistot z různých systémů.

Hydrolýza sacharidů

Uvažované látky jsou jednou z nejdůležitějších složek výživy lidí a zvířat. Avšak sacharóza, laktóza, maltóza, škrob a glykogen v čisté formě tělo není schopno asimilovat. Proto, stejně jako v případě tuků, se tyto sacharidy rozdělí na strávitelné prvky hydrolýzou.

Vodní solvolýza uhlíků se také aktivně používá v průmyslu. Z škrobu, vzhledem k předpokládané reakci s H₂Oh, dostanou glukózu a melasu, které jsou součástí téměř všech sladkostí.

Další polysacharid, který se v průmyslu aktivně používá k výrobě mnoha užitečných látek a výrobků, je celulóza. Vyrábí technický glycerin, ethylenglykol, kvasnicové krmivo, sorbitol a dobře známý etylalkohol.

Hydrolýza celulózy nastává při dlouhodobém vystavení vysokým teplotám a přítomnosti minerálních kyselin. Konečným produktem této reakce je, stejně jako v případě škrobu, glukosa. Je třeba mít na paměti, že se hydrolýza celulózy se obtížněji projít, než na škrob jako polysacharid je odolný vůči minerálním kyselinám. Vzhledem k tomu, že celulóza je hlavní složkou buněčných membrán všech vyšších rostlin, suroviny, které ji obsahují, jsou levnější než u škrobu. V tomto případě se celulózová glukosa více využívá pro technické potřeby, zatímco produkt hydrolýzy škrobu je považován za vhodnější pro výživu.

Hydrolýza proteinů

Proteiny jsou hlavním stavebním materiálem pro buňky všech živých organismů. Sestávají z mnoha aminokyselin a jsou velmi důležitým produktem pro normální fungování těla. Jelikož jsou vysokomolekulární sloučeniny, mohou být špatně stráveny. Pro zjednodušení tohoto úkolu dochází k jejich hydrolýze.

Stejně jako v případě jiných organických látek tato reakce ničí bílkoviny na produkty s nízkou molekulovou hmotností, které tělo snadno tráví.