Reakcija hidrolize: jednadžbe, proizvod hidrolize

Kemija, kao i većina točnih znanosti, koja zahtijevaju veliku pažnju i solidno znanje, nikad nije bila omiljena disciplina školske djece. I uzalud, jer pomoću svoje pomoći možete razumjeti mnoge procese koji se događaju oko sebe i unutar neke osobe. Uzmi, na primjer, reakciju hidrolize: na prvi pogled izgleda da je to samo za kemičare, ali zapravo bez njega niti jedan organizam ne bi mogao funkcionirati u potpunosti. Upoznajte osobitosti ovog procesa, kao i njegovu praktičnu važnost za čovječanstvo.

Reakcija hidrolize: što je to?

Ovaj izraz je specifična reakcija raspadanja raspadanja između vode i tvari otopljenog u njemu formiranjem novih spojeva. Hidroliza se također može nazvati solvolizom u vodi.

Ovaj kemijski pojam nastaje iz dvije grčke riječi: "voda" i "propadanje".

Proizvodi za hidrolizu

Razmatrana reakcija može se pojaviti kada H₂I sa organskim i anorganskim tvarima. Njegov rezultat izravno ovisi o tome što je voda bila u kontaktu i jesu li korištene dodatne tvari katalizatora, bilo da se temperatura i tlak mijenjaju.

Na primjer, reakcija hidrolize soli potiče stvaranje kiselina i lužina. A ako govorimo o organskim tvarima, dobivaju se i drugi proizvodi. Vodena solvoliza masti potiče pojavu glicerola i viših masnih kiselina. Ako se proces odvija s proteinima, zbog toga nastaju različite aminokiseline. Ugljikohidrati (polisaharidi) raspadaju se u monosaharide.

U ljudskom tijelu, koje ne može potpuno probaviti proteine ​​i ugljikohidrate, reakcija hidrolize "pojednostavljuje" ih tvari koje tijelo može probaviti. Tako solvoliza u vodi igra važnu ulogu u normalnom funkcioniranju svakog biološkog pojedinca.

Hidroliza soli

Nakon što je naučio, što je reakcija hidrolizu, vrijedno je upoznati sa svojim stazama u tvari anorganskog podrijetla, odnosno soli.

Posebnost ovog postupka je da kada ovi spojevi reagiraju s vodom, ioni slabog elektrolita u soli su odvojeni od njega i nastaju s H₂O nove tvari. Može biti ili kiselina, ili slaba baza, bilo jedno ili oboje. Kao rezultat svega ovoga, ravnoteža disocijacije vode se mijenja.

Reverzibilna i nepovratna hidroliza

U gornjem primjeru, u posljednjem jednadžba hidrolize umjesto jedne strelice možete vidjeti, a obje su usmjerene u različitim smjerovima. Što to znači? Ovaj znak pokazuje da je reakcija hidrolize reverzibilna. U praksi to znači da, kada se interakcioniraju s vodom, supstance koje se uzimaju istodobno ne razgrađuju samo u sastojke (što dopuštaju nastanak novih spojeva), već se i ponovno formira.

Međutim, svaka hidroliza nema reverzibilni karakter, inače ne bi imalo smisla jer bi nove tvari bile nestabilne.

Postoji niz čimbenika koji mogu pomoći da takvu reakciju postane nepovratan:

• Temperatura. O tome da li se diže ili pada, ovisi u kojem smjeru ravnoteža u tekućoj reakciji se mijenja. Ako postane veći, dolazi do promjene endotermne reakcije. Ako, naprotiv, temperatura smanjuje, prednost je na strani egzotermne reakcije.
• Tlak. Ovo je još jedna termodinamička količina koja aktivno utječe na ionsku hidrolizu. Ako se podigne, kemijska ravnoteža se pomiče prema reakciji, što je popraćeno smanjenjem ukupne količine plinova. Ako padne, naprotiv.
• Visoke ili niske koncentracije tvari koje su uključene u reakciju, kao i prisutnost dodatnih katalizatora.

Vrste reakcija hidrolize u solnim otopinama

• Anionom (ion s negativnim nabojem). Solvoliz u vodi kiselinskih soli slabih i jakih baza. Takva reakcija je reverzibilna zbog svojstava međusobno povezanih tvari.

• Na kationu (ion s pozitivnim nabojem). Hidroliza kisele soli je jaka i baza je slaba. Također je reverzibilan.
• Reakcija slabe kiselinske soli i slabe baze. Takav se proces može smatrati gotovo nepovratnim, jer sve novoformirane tvari napuštaju tzv. Reakcijsku zonu, precipitiralo ili postalo plin.
• U slučaju da su bazna i kiselinska sol jaka, u takvoj otopini se ne odvija vodena solvoliza.

Stupanj hidrolize

Proučavajući osobitosti hidrolize u solima, vrijedi obratiti pozornost na takav fenomen kao i njegov stupanj. Ovom se riječju misli na omjer soli (koji su već stupili u reakciju razgradnje s H₂O) do ukupne količine tvari sadržane u otopini.

Što je slabija kiselina ili baza uključena u hidrolizu, to je veći stupanj. Mjereno je u rasponu od 0-100% i određuje se formulom prikazanom u nastavku.

N je broj molekula tvari koja je podvrgnuta hidrolizi, i N₀ - njihov ukupni iznos u rješenju.

U većini slučajeva, stupanj vodene solvolize u soli je nizak. Na primjer, u otopini natrijevog acetata 1%, to je samo 0,01% (pri temperaturi od 20 stupnjeva).

Hidroliza u tvari organskog porijekla

Proučeni proces može se također pojaviti u organskim kemijskim spojevima.

Gotovo svi živi organizmi prolaze kroz hidrolizu kao dio metabolizma energije (katabolizam). S njom se proteini, masti i ugljikohidrati razgrađuju u lako probavljive tvari. U tom slučaju često sama voda rijetko može započeti proces solvolize, tako da organizmi moraju koristiti različite enzime kao katalizatore.

Ako je kemijska reakcija s organskim tvarima za dobivanje novih tvari u laboratorijskim ili proizvodnim uvjetima, jake kiseline ili lužine se dodaju da bi se ubrzalo i poboljšalo.

Hidroliza u trigliceridima (triacilgliceroli)

Ovaj teški pojam zove se masne kiseline, koje su većina od nas poznate kao masti.

Oni su i životinjskog i biljnog podrijetla. Međutim, svi znaju da voda nije sposobna otapati te tvari, kako se pojavljuje hidroliza masti?

Ova reakcija se naziva saponifikacija masti. To je vodena solvoliza triacilglicerola pod utjecajem enzima u alkalnom ili kiselom mediju. Ovisno o tome oslobađa se alkalna hidroliza i kiselost.

U prvom slučaju, reakcija rezultira formiranjem soli viših masnih kiselina (poznatije svima kao sapuni). Tako se iz NaOH dobiva uobičajeni čvrsti sapun i od KOH - tekućine. Tako alkalna hidroliza u trigliceridima je proces stvaranja deterdženata. Treba napomenuti da se ona može slobodno izvoditi u masti biljnog i životinjskog podrijetla.

Reakcija je razlog zbog kojeg se sapun jako trlja u tvrdom vodu i uopće ne opere u slanoj vodi. Činjenica je da se kruti nazivaju H₂O, koji se nalazi u višku kalcija i magnezijeva iona. I sapun, nakon što je ušao u vodu, ponovno prolazi kroz hidrolizu, raspadajući se u natrijeve ione i ostatke ugljikovodika. Kao rezultat interakcije tih tvari u vodi nastaju netopljive soli, koje izgledaju kao bijele pahuljice. Kako bi se to izbjeglo, natrijev hidrogenkarbonat NaHCO₃, poznatije kao soda za pečenje. Ova tvar povećava alkalitet otopine i time pomaže da sapun obavlja svoje funkcije. Usput, kako bi se izbjegli takvi problemi, u suvremenoj industriji sintetički deterdženti se proizvode od drugih tvari, na primjer, iz soli estera viših alkohola i sumporne kiseline. Njihove molekule sadrže od dvanaest do četrnaest ugljikovih atoma, tako da ne izgube svojstva soli ili tvrde vode.

Ako je okolina u kojoj se reakcija javlja kisela, takav se proces naziva kiselinska hidroliza triacilglicerola. U tom slučaju, pod utjecajem određene kiseline, tvari se razvijaju u glicerol i karboksilne kiseline.

Hidroliza masti ima drugu mogućnost - hidrogeniranje triacilglicerola. Ovaj se postupak koristi u nekim vrstama pročišćavanja, na primjer, kada uklanja tragove acetilena iz etilena ili nečistoća kisika iz različitih sustava.

Hidroliza ugljikohidrata

Razmatrane tvari su jedna od najvažnijih komponenti ljudske i životinjske prehrane. Međutim, saharoza, laktoza, maltoza, škrob i glikogena u čistom obliku tijela se ne može asimilirati. Dakle, kao u slučaju masti, ti ugljikohidrati su podijeljeni u probavljive elemente reakcijom hidrolize.

Voda solvoliza ugljika također se aktivno koristi u industriji. Iz škroba, zbog razmatrane reakcije s H₂Oh, oni dobiju glukozu i melase, koji su dio gotovo svih slatkiša.

Drugi polisaharid, koji se aktivno koristi u industriji za proizvodnju mnogih korisnih tvari i proizvoda, je celuloza. Proizvodi tehnički glicerin, etilen glikol, kvasca, sorbitol i dobro poznat svima etil alkoholu.

Hidroliza celuloze javlja se dugotrajnim izlaganjem visokim temperaturama i prisustvom mineralnih kiselina. Krajnji proizvod ove reakcije je, kao u slučaju škroba, glukoza. Treba uzeti u obzir da je hidroliza celuloze teža od škroba, budući da je taj polisaharid otporniji na djelovanje mineralnih kiselina. Međutim, budući da je celuloza glavni sastojak staničnih membrana svih viših biljaka, sirovine koje ga sadrže su jeftinije nego za škrob. U ovom slučaju glukoza celuloze se više koristi za tehničke potrebe, dok se proizvod hidrolize škroba smatra prikladnijim za prehranu.

Hidroliza proteina

Proteini su glavni građevinski materijal za stanice svih živih organizama. Oni se sastoje od brojnih aminokiselina i vrlo su važan proizvod za normalno funkcioniranje tijela. Međutim, budući da su visoki molekularni spojevi, oni mogu biti slabo probavljeni. Kako bi se pojednostavio ovaj zadatak, njihova hidroliza se odvija.

Kao u slučaju drugih organskih tvari, ova reakcija uništava proteine ​​na proizvode male molekulske mase, koje tijelo lako probavlja.