HYDROLYSE: HVA DEN BESTÅR AV OG EKSEMPLER PÅ REAKSJONER - KJEMI - 2025

Den hydrolyse er en kjemisk reaksjon som kan forekomme i molekyler eller ioner både uorganiske og organiske, og involverer deltakelse av vann til brudd av sine bindinger. Navnet stammer fra det greske, 'vann' av vann og 'lysis' av brudd.

Den vannmolekyl, H ₂ O, etablerer en likevekt med ioner av salter av svake syrer og baser, dette konseptet opptrer for første gang i generelle studier av kjemien og i analytisk kjemi. Det er derfor en av de enkleste kjemiske reaksjonene.

Generell ligning for en hydrolysereaksjon. Kilde: Gabriel Bolívar.

I flere eksempler på hydrolyse er vann alene ikke i stand til å bryte en viss kovalent binding. Når dette skjer akselereres eller katalyseres prosessen ved forsuring eller alkalisering av mediet; det vil si, i nærvær av H ₃ O ⁺ eller OH ^- ioner , henholdsvis. Det er også enzymer som katalyserer hydrolyse.

Hydrolyse inntar en spesiell plass med hensyn til biomolekyler, siden bindingene som holder monomerer sammen er mottakelige for hydrolysering under visse forhold. For eksempel hydrolyseres sukker for å bryte ned polysakkarider i deres bestanddeler monosakkarider takket være virkningen av glukosidaseenzymer.

Hva er hydrolyse?

Bildet over forklarer hva hydrolyse er. Legg merke til at ikke bare molekylet eller substratet (hvis enzymer medierer) bryter bindingen, men også vannet i seg selv, som "sprekker" i H ⁺ og OH ^- , der H ⁺ ender med A, og OH ^- med B. AB Den reagerer derfor med et vannmolekyl og gir opphav til to produkter, AH og B-OH.

Hydrolyse er derfor den motsatte reaksjonen på kondens. I kondensasjonen forenes to produkter, for å si AH og B-OH, ved frigjøring av et lite molekyl: vannet. Ved hydrolyse forbrukes et molekyl, mens det i kondens blir frigitt eller produsert.

Gå tilbake til eksemplet med sukker, antar at AB tilsvarer en sukrosedimer, der A representerer glukose, og B representerer fruktose. Glukosidbindingen AB kan hydrolyseres for å gi opphav til de to monosakkaridene hver for seg og i oppløsning, og det samme skjer med oligo og polysakkarider hvis enzymer formidler slike reaksjoner.

Legg merke til at pilen i denne reaksjonen, AB, bare har en retning; det vil si at det er en irreversibel hydrolyse. Imidlertid er mange hydrolyse faktisk reversible reaksjoner som når en likevekt.

Eksempler på hydrolysereaksjoner

- ATP

ATP er stabil mellom pH-verdier på 6,8 og 7,4. Imidlertid hydrolyserer det ved ekstreme pH-verdier spontant. Hos levende vesener katalyseres hydrolyse av enzymer kjent som ATPaser:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Denne reaksjonen er sterkt eksergonisk, siden entropien til ADP er større enn den for ATP. Variasjonen av Gibbs fri energi (ΔGº) er - 30,5 kJ / mol. Energien som produseres ved hydrolyse av ATP brukes i mange endergonic reaksjoner.

Koblede reaksjoner

I noen tilfeller brukes hydrolyse av ATP for omdannelse av en forbindelse (A) til en forbindelse (B).

A + ATP + H ₂ O <=> B + ADP + Pi + H ⁺

- Vann

To vannmolekyler kan reagere med hverandre i tilsynelatende hydrolyse:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

Det er som om et av disse vannmolekylene sprekker i H ⁺ og OH ^- , H ⁺ vil binde seg til oksygenatomet i det andre vannmolekylet, som gir opphav til hydroniumionet, H ₃ O ⁺ . Denne reaksjonen snarere enn hydrolyse handler om autoionisering eller autoprotolyse av vann.

- Proteiner

Proteiner er stabile makromolekyler og for å oppnå fullstendig hydrolyse, i aminosyrene som utgjør dem, er ekstreme forhold nødvendig. så som en konsentrasjon av saltsyre (6 M) og høye temperaturer.

Imidlertid er levende vesener utstyrt med et enzymatisk arsenal som tillater hydrolyse av proteiner til aminosyrer i tolvfingertarmen. Enzymene som er involvert i fordøyelsen av proteiner, skilles nesten utelukkende av bukspyttkjertelen.

Det er eksopeptidaseenzymer som nedbryter proteiner, starter ved endene av dem: aminopeptidase ved aminosiden, og karboksypeptidase ved karboksylenden. Endopeptidase-enzymer utøver sin virkning i proteinkjeden, for eksempel: trypsin, pepsin, chymotrypsin, etc.

- Amider og estere

Ved oppvarming i et alkalisk medium gir amider karboksylsyre og et amin:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Estere i et vandig medium hydrolyseres til en karboksylsyre og en alkohol. Prosessen katalyseres av enten en base eller en syre:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Dette er den berømte forsoningsreaksjonen.

- Syre-base

I vann hydrolyseres flere arter for å forsure eller alkalisere det vandige mediet.

Tilsetning av et grunnleggende salt

Natriumacetat, et basisk salt, for å dissosierer i vann, gir Na ⁺ (natrium) og CH ₃ COO ^- (acetat) ioner . Basaliteten skyldes det faktum at acetat hydrolyseres for å generere OH ^- ioner , mens natrium forblir uendret:

CH ₃ COO ^- + H ₂ O <=> CH ₃ COOH + OH ^-

OH ^- er ansvarlig for at pH stiger og blir basisk.

Tilsetning av et surt salt

Ammoniumklorid (NH ₄ Cl) er dannet av kloridioner (Cl ^- ) fra saltsyre (HCl), en sterk syre, og ammoniumkationet (NH ₄ ⁺ ) fra ammonium hydroksid (NH ₄ OH) , en svak base. Cl ^- dissosierer ikke i vann, men ammoniumkationen transformeres i vann på følgende måte:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Hydrolysen av ammoniumkationet produserer protoner som øker surhetsgraden i et vandig medium, for hvilken det konkluderes med at NH ₄ Cl er et syresalt.

Tilsetning av et nøytralt salt

Natriumklorid (NaCl) er et saltprodukt av reaksjonen fra en sterk base (NaOH) med en sterk syre (HCl). Ved å oppløse natriumklorid i vann produseres natriumkation (Na ⁺ ) og anionen (Cl ^- ). Begge ionene dissosieres ikke i vann, slik at de ikke tilfører H ⁺ eller OH ^- og holder pH-verdien konstant.

Derfor sies natriumklorid å være et nøytralt salt.

referanser

1. Mathews, CK, van Holde, KE og Ahern, KG (2002). Biokjemi. (Tredje utgave). Redigere. Pearson-Addison Wesley.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kjemi (8. utg.). CENGAGE Læring.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13. januar 2019). Hydrolyse: Definisjon og eksempler. Gjenopprettet fra: thoughtco.com
4. Theresa Phillips. (28. april 2019). En forklaring av prosessen med hydrolyse. Gjenopprettet fra: thebalance.com
5. Redaktørene av Encyclopaedia Britannica. (2016, 16. november). Hydrolyse. Encyclopædia Britannica. Gjenopprettet fra: britannica.com
6. Wikipedia. (2019). Hydrolyse. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org