HYDROLYS: VAD DEN BESTÅR AV OCH EXEMPEL PÅ REAKTIONER - KEMI - 2026

Den hydrolys är en kemisk reaktion som kan förekomma i molekyler eller joner både oorganiska och organiska, och involverar deltagande av vatten till brytning av dess bindningar. Namnet härstammar från det grekiska, 'hydro' av vatten och 'lysis' av brott.

Vattenmolekylen, H ₂ O, upprättas en jämvikt med jonerna av salterna av svaga syror och baser, detta koncept visas för första gången i allmänna studier av kemi och i analytisk kemi. Det är därför en av de enklaste kemiska reaktionerna.

Allmän ekvation för en hydrolysreaktion. Källa: Gabriel Bolívar.

I flera exempel på hydrolys kan vatten ensamt inte bryta en viss kovalent bindning. När detta sker accelereras eller katalyseras processen genom surgöring eller alkalisering av mediet; dvs i närvaro av H ₃ O ⁺ eller OH ^- joner , respektive. Det finns också enzymer som katalyserar hydrolys.

Hydrolys upptar en speciell plats med avseende på biomolekyler, eftersom bindningarna som håller sina monomerer tillsammans är mottagliga för hydrolysering under vissa förhållanden. Till exempel hydrolyseras socker för att bryta ner polysackarider i deras bestående monosackarider tack vare verkan av glukosidasenzymer.

Vad är hydrolys?

Bilden ovan förklarar vad hydrolys är. Observera att inte bara molekylen eller substratet (om enzymer medierar) bryter dess bindning, utan också själva vattnet, som "spricker" i H ⁺ och OH ^- , där H ⁺ slutar med A, och OH ^- med B. AB Den reagerar därför med en vattenmolekyl och producerar två produkter, AH och B-OH.

Hydrolys är därför motsatt reaktion på kondensation. Vid kondensation förenas två produkter, till exempel AH och B-OH, genom att frigöra en liten molekyl: vatten. Vid hydrolys konsumeras en molekyl, medan den kondenseras frisätts eller produceras.

Återgå till exemplet med sockerarter, anta att AB motsvarar en sackarosdimer, där A representerar glukos, och B representerar fruktos. Glykosidbindningen AB kan hydrolyseras för att ge upphov till de två monosackariderna separat och i lösning, och samma sak händer med oligo och polysackarider om enzymer medierar sådana reaktioner.

Observera att i denna reaktion, från AB, har pilen bara en riktning; det är en irreversibel hydrolys. Emellertid är många hydrolys faktiskt reversibla reaktioner som når jämvikt.

Exempel på hydrolysreaktioner

- ATP

ATP är stabilt mellan pH-värdena 6,8 och 7,4. Men vid extrema pH-värden hydrolyseras det spontant. I levande varelser katalyseras hydrolys av enzymer kända som ATPaser:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Denna reaktion är starkt exergonisk, eftersom entropin av ADP är större än för ATP. Variationen av Gibbs fria energi (ΔGº) är - 30,5 kJ / mol. Energin som produceras genom hydrolys av ATP används i många endergoniska reaktioner.

Kopplade reaktioner

I vissa fall används hydrolys av ATP för omvandlingen av en förening (A) till en förening (B).

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

- Vatten

Två vattenmolekyler kan reagera med varandra i uppenbar hydrolys:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

Det är som om en av dessa vattenmolekyler fractured in i H ⁺ och OH ^- , H ⁺ kommer att binda till syreatomen i den andra vattenmolekylen, vilket ger upphov till hydroniumjonen, H ₃ O ⁺ . Denna reaktion snarare än hydrolys handlar om autojonisering eller autoprotolys av vatten.

- Proteiner

Proteiner är stabila makromolekyler och för att uppnå fullständig hydrolys krävs extrema förhållanden i aminosyrorna som utgör dem; såsom en koncentration av saltsyra (6 M) och höga temperaturer.

Levande varelser har emellertid ett enzymatiskt arsenal som tillåter hydrolys av proteiner till aminosyror i tolvfingertarmen. Enzymerna som är involverade i proteinspjälkning utsöndras nästan helt av bukspottkörteln.

Det finns exopeptidas-enzymer som bryter ned proteiner, börjar vid deras ändar: aminopeptidas vid aminosidan, och karboxypeptidas vid karboxyländen. Endopeptidasenzymer utövar sin insats i proteinkedjan, till exempel: trypsin, pepsin, chymotrypsin, etc.

- Amider och estrar

Amider, när de värms upp i ett alkaliskt medium, ger upphov till en karboxylsyra och en amin:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Estrar i ett vattenhaltigt medium hydrolyseras till en karboxylsyra och en alkohol. Processen katalyseras av antingen en bas eller en syra:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Detta är den berömda förtvålningsreaktionen.

- Syra bas

I vatten hydrolyseras flera arter för att surgöra eller alkalisera det vattenhaltiga mediet.

Tillsätt ett grundläggande salt

Natriumacetat, ett basiskt salt, för att dissocierar i vatten ge Na ⁺ (natrium) och CH ₃ COO ^- (acetat) joner . Dess basicitet beror på det faktum att acetatet hydrolyseras för att generera OH ^- joner , medan natrium förblir oförändrad:

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

OH ^- ansvarar för att pH stiger och blir basiskt.

Tillsätt ett surt salt

Ammoniumklorid (NH ₄ Cl) bildas av kloridjonen (Cl ^- ) från saltsyra (HCl), en stark syra, och ammoniumkatjonen (NH ₄ ⁺ ) från ammoniumhydroxid (NH ₄ OH) , en svag bas. Cl ^- dissocierar inte i vatten, men ammoniumkatjonen omvandlas i vatten på följande sätt:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

Hydrolysen av ammoniumkatjonen producerar protoner som ökar surheten hos ett vattenhaltigt medium, för vilka det är slutsatsen att NH ₄ Cl är ett syrasalt.

Tillsätt ett neutralt salt

Natriumklorid (NaCl) är en saltprodukt av reaktionen av en stark bas (NaOH) med en stark syra (HCl). Genom att lösa natriumklorid i vatten, produceras natriumkatjonen (Na ⁺ ) och anjonen (Cl ^- ). Båda jonerna dissocieras inte i vatten, så de tillsätter inte H ⁺ eller OH ^- och håller deras pH konstant.

Därför sägs natriumklorid vara ett neutralt salt.

referenser

1. Mathews, CK, van Holde, KE och Ahern, KG (2002). Biokemi. (Tredje upplagan). Redigera. Pearson-Addison Wesley.
2. Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Kemi (8: e upplagan). CENGAGE Learning.
3. Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 januari 2019). Hydrolys: definition och exempel. Återställd från: thoughtco.com
4. Theresa Phillips. (28 april 2019). En förklaring av processen för hydrolys. Återställd från: thebalance.com
5. Redaktörerna för Encyclopaedia Britannica. (2016, 16 november). Hydrolys. Encyclopædia Britannica. Återställd från: britannica.com
6. Wikipedia. (2019). Hydrolys. Återställd från: en.wikipedia.org