Реакция на хидролиза: уравнения, хидролизен продукт

Химията, както и най-точните науки, изискваща много внимание и солидни знания, никога не е била любима дисциплина на учениците. И напразно, защото с помощта му можете да разберете многобройните процеси, които се извършват около и вътре в човека. Вземете например реакцията на хидролиза: на пръв поглед изглежда, че е от значение само за химиците, но всъщност без него никакъв организъм не може да функционира напълно. Да научим за особеностите на този процес, както и за практическото му значение за човечеството.

Хидролиза реакция: какво е това?

Тази фраза е специфична реакция на размененото разграждане между водата и веществото, разтворено в нея, с образуването на нови съединения. Хидролизата може също да се нарече солволиза във водата.

Този химичен термин се формира от две гръцки думи: "вода" и "разпад".

Хидролизни продукти

Разглежданата реакция може да възникне, когато Н₂И с органични и неорганични вещества. Неговият резултат директно зависи от това, с какво водата е в контакт и дали са били използвани допълнителни катализаторни вещества, независимо дали температурата и налягането са се променили.

Например реакцията на солената хидролиза спомага за образуването на киселини и алкали. И ако става въпрос за органични вещества, се получават други продукти. Водната солволиза на мазнините спомага за появата на глицерол и висши мастни киселини. Ако процесът се осъществява с протеини, в резултат се формират различни аминокиселини. Въглехидратите (полизахариди) се разграждат в монозахариди.

В човешкото тяло, неспособни да разграждат напълно протеини и въглехидрати, реакцията на хидролиза "ги опростява" до вещества, които тялото може да смила. Така че солволизата във водата играе важна роля в нормалното функциониране на всеки биологичен индивид.

Хидролиза на соли

След като научих, каква е реакцията хидролизата, си струва да се запознаете с хода на веществата от неорганичен произход, а именно соли.

Особеността на този процес е, че когато тези съединения реагират с вода, йоните на слаб електролит в солта се отделят от него и образуват с Н₂Нови вещества. Тя може да бъде или киселина, или слаба база, или едно или и двете. В резултат на всичко това равновесието на дисоциацията на водата се измества.

Обратима и необратима хидролиза

В примера по-горе, в последното хидролизното уравнение можете да видите вместо една стрелка две, и двете са насочени в различни посоки. Какво означава това? Този знак показва, че реакцията на хидролиза е обратима. На практика това означава, че при взаимодействие с вода веществото, взето в същото време, не само се разлага в съставките (които позволяват появата на нови съединения), но и отново се образуват.

Обаче не всяка хидролиза има обратим характер, иначе няма да има смисъл, тъй като новите вещества биха били нестабилни.

Съществуват редица фактори, които могат да помогнат да се направи такава реакция необратима:

• Температура. От това дали се издига или пада, зависи от коя посока се изменя равновесието в протичащата реакция. Ако стане по-високо, настъпва промяна в ендотермичната реакция. Ако, напротив, температурата се понижи, предимството е от страната на екзотермичната реакция.
• Налягане. Това е друго термодинамично количество, което активно засяга йонната хидролиза. Ако се издигне, химическото равновесие се измества към реакцията, която се придружава от намаляване на общото количество газове. Ако се свали, напротив.
• Високи или ниски концентрации на вещества, участващи в реакцията, както и наличието на допълнителни катализатори.

Видове реакции на хидролиза в солеви разтвори

• С анион (йон с отрицателен заряд). Solvoliz във вода на кисели соли на слаби и силни основи. Такава реакция е обратима поради свойствата на взаимодействащите вещества.

• На катион (йон с положителен заряд). Хидролизата на киселинната сол е силна и базата е слаба. Той също е обратим.
• Реакция на слабо киселинна сол и слаба база. Подобен процес може да се счита за почти необратим, тъй като всички новообразувани вещества напускат така наречената реакционна зона, утаяват се или се превръщат в газ.
• В случай че основната и киселинната сол са силни, в такъв разтвор няма водна солволиза.

Степен на хидролиза

Изучавайки особеностите на хидролизата в солите, струва си да се обърне внимание на такъв феномен като неговата степен. С тази дума се разбира съотношението на солите (които вече са влезли в реакция на разлагане с Н₂О) до общото количество на веществото, съдържащо се в разтвора.

Колкото по-слаба е киселината или основата, участващи в хидролизата, толкова по-висока е нейната степен. Измерва се в диапазона от 0-100% и се определя по формулата, представена по-долу.

N е броят на молекулите на вещество, което е претърпяло хидролиза, и N₀ - общото им количество в разтвора.

В повечето случаи степента на водна солволиза в солите е ниска. Например, в разтвор на натриев ацетат 1%, той е само 0,01% (при температура от 20 градуса).

Хидролиза на вещества от органичен произход

Изследваният процес може да се появи и в органичните химични съединения.

Почти всички живи организми се подлагат на хидролиза като част от енергийния метаболизъм (катаболизъм). С негова помощ протеините, мазнините и въглехидратите се разграждат в лесно смилаеми вещества. В този случай често самата вода рядко може да започне процеса на солволиза, така че организмите трябва да използват различни ензими като катализатори.

Ако това е химическа реакция с органични вещества, насочени към получаване на нови вещества в лабораторни или производствени условия, се добавят силни киселини или основи, които да ускорят и подобрят.

Хидролиза в триглицериди (триацилглицероли)

Този труден термин се нарича мастни киселини, които повечето от нас са известни като мазнини.

Те са от животински и растителен произход. Все пак всеки знае, че водата не е способна да разтваря такива вещества, как се получава хидролизата на мазнините?

Тази реакция се нарича осапунване на мазнини. Това е водната солволиза на триацилглицеролите под въздействието на ензимите в алкална или киселинна среда. В зависимост от това се освобождават алкална хидролиза и киселинност.

В първия случай реакцията води до образуване на соли на по-висши мастни киселини (по-добре познати като сапуни). По този начин, от NaOH, се получава обикновен твърд сапун и от KOH - течност. Така че алкалната хидролиза в триглицеридите е процес на образуване на детергенти. Следва да се отбележи, че може да се извършва свободно с мазнини от растителен и животински произход.

Въпросната реакция е причината, поради която сапунът се отърква зле в твърдата вода и изобщо не се мие в осолена вода. Факт е, че твърдото се нарича Н.₂О, който се съдържа в излишък от калциеви и магнезиеви йони. И сапунът, който се е появил във водата, отново претърпява хидролиза, разлага се на натриеви йони и въглеводородни остатъци. В резултат на взаимодействието на тези вещества във вода се образуват неразтворими соли, които приличат на бели люспи. За да се избегне това, натриев хидрогенкарбонат NaHCO₃, по-известен като сода за хляб. Това вещество повишава алкалността на разтвора и по този начин помага на сапуна да изпълнява функциите си. Между другото, за да се избегнат подобни проблеми, в съвременната индустрия синтетичните детергенти се произвеждат от други вещества, например от солите на естери на висши алкохоли и сярна киселина. Техните молекули съдържат от дванадесет до четиринадесет въглеродни атома, така че те не губят свойствата си в сол или твърда вода.

Ако средата, в която се случва реакцията, е кисела, такъв процес се нарича киселинна хидролиза на триацилглицероли. В този случай, под въздействието на определена киселина, веществата се отделят до глицерол и карбоксилни киселини.

Хидролизата на мазнините има друга възможност - хидрогенирането на триацилглицероли. Този процес се използва при някои видове пречистване, например при отстраняване на следи от ацетилен от примеси от етилен или кислород от различни системи.

Хидролиза на въглехидратите

Разглежданите вещества са един от най-важните компоненти на храненето на хората и животните. Въпреки това, захарозата, лактозата, малтозата, нишестето и гликоген в чиста форма тялото не може да се асимилира. Следователно, както в случая на мазнините, тези въглехидрати се разделят на смилаеми елементи чрез реакцията на хидролиза.

Водната солволиза на въглеродите също се използва активно в промишлеността. От нишесте, поради очакваната реакция с Н₂О, получават глюкоза и меласа, които са част от почти всички сладкиши.

Друг полизахарид, който се използва активно в промишлеността за производство на много полезни вещества и продукти, е целулозата. Той произвежда технически глицерин, етилен гликол, дрожди фураж, сорбитол и добре известен на всеки етилов алкохол.

Хидролизата на целулозата се получава при продължително излагане на високи температури и наличие на минерални киселини. Крайният продукт на тази реакция е, както в случая на нишесте, глюкоза. Трябва да се има предвид, че хидролизата на целулозата е по-трудна от тази на нишестето, тъй като този полизахарид е по-устойчив на действието на минерални киселини. Тъй като обаче целулозата е основната съставна част на клетъчните мембрани на всички висши растения, суровините, които я съдържат, са по-евтини от тези за нишестето. В този случай целулозната глюкоза се използва повече за технически нужди, докато продуктът от хидролизата на нишесте се счита за по-подходящ за хранене.

Хидролиза на протеини

Протеините са основният строителен материал за клетките на всички живи организми. Те се състоят от многобройни аминокиселини и са много важен продукт за нормалното функциониране на тялото. Въпреки това, като високомолекулни съединения, те могат да бъдат лошо усвоени. За да се опрости тази задача, се извършва хидролизата им.

Както в случая с други органични вещества, тази реакция разрушава протеините до продукти с ниско молекулно тегло, които лесно се усвояват от организма.