Гідроліз
Химия

Гідроліз


Тема: Гідроліз

План лекції:

  1. Поняття – гідроліз.
  2. Механізм складання реакції гідролізу.

clip_image002Гідроліз (від гідро і греч. lýsis — розкладання, розпад), реакція іонного обміну між різними речовинами та водою. У загальному вигляді Гідроліз можна уявити рівнянням:

clip_image003

де А-В — гідролізується речовина, А-Н і В-ВІН — продукти гідролізу.

Рівнавага у процесі гідролізу солей підпорядковується діючих мас закону. Якщо в результаті гідролізу утворюється нерозчинна або легколетюча речовина. Гідроліз йде майже до розкладання вихідної солі. В інших випадках гідроліз солей проходить тим повніше, чим слабкіша відповідна солі кислота або основа.

Якщо гідроліз піддається сіль, утворена слабкою кислотою і сильною основою, наприклад KCN, розчин має лужну реакцію; це пояснюється тим, що аніон слабкої кислоти частково пов’язує іони Н+, що утворилися при дисоціації води, і в розчині залишається надлишок іонів OH-:

clip_image004

Розчин солі сильної кислоти та слабкої основи, наприклад NH4Cl — кислий

clip_image005

Якщо заряд катіону (або аніону) солі більше одиниці, то гідроліз часто призводить до утворення кислих (або основних) солей як продуктів першого ступеня процесу, наприклад:

CuCl2 ® Cu (OH) Cl ® Cu (OH)2.

Кількісною характеристикою гідролізу солей може служити ступінь гідролізу, що визначається ставленням концентрації гідролізованої частини молекул до загальної концентрації даної солі в розчині; здебільшого вона невелика. Так, у 0,1 молярних розчинах ацетату натрію CH3COONa або хлориду амонію NH4CI при 25 °С a = 0,01%, а ацетату амонію CH3COONH4 a = 0,5%. З підвищенням температури та розведенням розчину ступінь гідроліз збільшується.

Гідроліз солей лежить в основі багатьох важливих процесів у хімічній промисловості та лабораторній практиці. Частковий гідроліз трикальцієвого силікату є причиною виділення вільного вапна при взаємодії портландцементу з водою (див. Цемент). Завдяки гідролізу можливе існування буферних систем, здатних підтримувати постійну кислотність середовища. Такі розчини мають дуже важливе фізіологічне значення — постійна концентрація іонів Н+ необхідна нормальної життєдіяльності організму. З гідролізом солей пов’язаний ряд геологічних змін земної кори та утворення мінералів, формування природних вод та ґрунтів.

Гідроліз органічних сполук — розщеплення органічної сполуки водою з утворенням двох або більше речовин. Зазвичай гідроліз здійснюється у присутності кислот (кислотний гідроліз) або лугів (лужний гідроліз). Гідролітичному розщепленню найчастіше піддаються зв’язки атома вуглецю коїться з іншими атомами (галогенами, киснем, азотом та інших.). Так, лужний гідроліз галогенідів служить методом одержання (у тому числі і промислового) спиртів та фенолів, наприклад:

clip_image007

Залежно від будови вуглеводневого радикалу (R) та умов реакції гідроліз галогенпохідних може здійснюватися як мономолекулярний (SN1) або бимолекулярний (SN2) процес. У разі мономолекулярної реакції спочатку відбувається іонізація зв’язку вуглець — галоген, а потім іон карбоній, що утворюється, реагує з водою; луг, якщо вона додана, не впливає на швидкість Гідроліз і служить тільки для нейтралізації галогеноводородної кислоти, що виділяється, і зміщення рівноваги:

clip_image009

У разі бімолекулярної реакції швидкість гідролізу прямо пропорційна концентрації лугу:

R-Hal + + HO-® R-OH + Hal-SN2.

Винятково важливим є гідроліз складних ефірів (реакція, зворотна етерифікації):

clip_image011

Кислотний гідроліз складних ефірів є оборотним процесом:

clip_image013

Лужний гідроліз складних ефірів необоротний, оскільки він призводить до утворення спирту та солі кислоти:

clip_image015

Цей процес широко застосовується в промисловості для одержання спиртів та кислот, наприклад, при омиленні жирів з метою отримання гліцерину та солей вищих аліфатичних кислот (мила).

Аналогічно складним ефірам гідролізуються аміди кислот:

clip_image017

Випадки гідролізу вуглець-вуглецевий зв’язок порівняно рідкісні. До них відносяться, зокрема, кетонне (дією кислот та розведених лугів) та кислотне (дією концентрованої луги) розщеплення 1,3-дикарбонільних сполук, наприклад ацетооцтового ефіру:

clip_image019

Термін «Гідроліз» зазвичай застосовується в органічній хімії також по відношенню до деяких процесів, які правильніше було б називати гідратацією.

Гідроліз складноефірних, глікозидних (у вуглеводах) та амідних (у білках) зв’язків відіграє величезну роль у життєдіяльності будь-яких організмів, наприклад, у таких процесах, як засвоєння їжі, передача нервових імпульсів тощо. Гідроліз у живому організмі каталізується ферментами гідролаз.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *