אנו מסבירים מהי הידרוליזה וממה מורכבת התגובה הכימית הזו. כמו כן, סוגי ההידרוליזה הקיימים.
מהי הידרוליזה?
הידרוליזה היא א תגובה כימית שבו מולקולות מ מים (H2O) מחולקים להם אטומים רכיבים (מימן וחמצן). בתורו, בתהליך ההידרוליזה, האטומים המרכיבים את מולקולות המים ממשיכים להיווצר קישורים כימיים עם החומר שמגיב עם מים. הידרוליזה היא תגובה חשובה מאוד, שכן מים הם הממס הנפוץ ביותר בעולם.
השם הספציפי של תגובה זו מגיע מהמילים היווניות הידרו ("מים ו תְמוּגָה ("קרע"), שממנו נובע שזו צורה של קרע של מולקולה נתונה של מומס, כאשר הוא מגיב עם מים. במונחים של כימיה אורגנית, זהו התהליך ההפוך בדיוק של התגובה של הִתְעַבּוּת, שהוא השילוב של שתי מולקולות אורגניות, שבהן מתקבל תוצר ומולקולת מים.
ישנן צורות שונות של הידרוליזה, בהתאם לחומרים שעשויים להגיב עם מים:
- הידרוליזה של חומצה-בסיס. בתגובה זו, המים מתחלקים ליון הידרוקסיל (OH–) ו-a פּרוֹטוֹן (H +), אשר מטופל מיד ליצירת יון הידרוניום (H3O +). לפיכך, מים טהורים מבטאים תגובה זו באופן ספונטני.
כאשר מוסיפים חומרים מסוימים למים, ניתן לשנות את האיזון של התגובה הקודמת. לדוגמה, אם נוסיף מלחים, תלוי בכם מְסִיסוּת, האניונים או הקטיונים שלו יכולים להשתלב עם יוני OH– ו- H3O +, מה שעלול לגרום ל-pH של התמיסה הסופית להשתנות. לפיכך, ישנם ארבעה סיווגים להידרוליזה חומצית-בסיסית לפי סוג המלח המוסף למים:- הידרוליזה של מלח בסיס חזק בחומצה חזקה. כאשר מלח מ חומצה ובסיס חזק במים, כמעט לא מתרחשת הידרוליזה, עקב כך מאזן הדיסוציאציה של המים אינו משתנה. ה pH במקרה זה הוא יהיה ניטרלי. לדוגמה:
- הידרוליזה של מלח בסיס חלש חזק בחומצה. האניון של המלח (מהחומצה החלשה והבסיס החזק) ופרוטון מהמים מתאחדים ומשחררים יוני הידרוקסיל, שבגללם ה-pH שיתקבל יהיה בסיסי. לדוגמה:
- הידרוליזה של מלח בסיס חומצה חזקה-חלשה. הקטיון של המלח (שמגיע מהחומצה החזקה ומהבסיס החלש) מוותר על פרוטון למים ליצירת יון הידרוניום (H3O +), שבגללו ה-pH שיתקבל יהיה חומצי. לדוגמה:
- הידרוליזה של מלח חומצה חלשה-חלשה. הקטיון של המלח (שמגיע מהבסיס החלש) מתחבר עם המים המשחררים יון הידרוניום (H3O +) והאניון של המלח (שמגיע מהחומצה החלשה) מתחבר עם המים המשחרר יון הידרוקסיל (OH–). ה-pH המתקבל יהיה תלוי בכמויות של יוני הידרוניום והידרוקסיל המיוצרים. אם נוצר יותר יון H3O + מיון OH–, ה-pH יהיה חומצי, ואם נוצר יותר יון OH- מיון H3O +, ה-pH יהיה בסיסי. מצד שני, אם הכמויות המיוצרות משני היונים שוות, ה-pH המתקבל יהיה ניטרלי. לדוגמה:
- הידרוליזה של מלח בסיס חזק בחומצה חזקה. כאשר מלח מ חומצה ובסיס חזק במים, כמעט לא מתרחשת הידרוליזה, עקב כך מאזן הדיסוציאציה של המים אינו משתנה. ה pH במקרה זה הוא יהיה ניטרלי. לדוגמה:
- הידרוליזה של אמידים ואסטרים. בסוגים אלה של חומרים אורגניים, הידרוליזה יכולה להתרחש במדיום חומצי או בסיסי. במקרה של אסטרים, הם עוברים הידרוליזה במדיום חומצי ובסיסי, ויוצרים חומצות קרבוקסיליות אלכוהול. תהליך ההידרוליזה של אסטרים נקרא גם ספוניפיקציה (הידרוליזה של טריגליצרידים להכנת סבונים). מצד שני, אמידים בדרך כלל עוברים הידרוליזה במדיום חומצי, ומתפרקים לאמינים וחומצות קרבוקסיליות. לדוגמה:
- הידרוליזה של פוליסכרידים. פוליסכרידים (סוכרים) יכולים לעבור הידרוליזה ולפרק (לשבור את הקשרים הגליקוזידיים שלהם, שהם קשרים בין חד-סוכרים ליצירת רב-סוכרים) לפוליסכרידים, דו-סוכרים או חד-סוכרים פשוטים יותר. בתהליך ההידרוליזה, מימן במולקולת המים נקשר לחמצן בקצה מולקולת סוכר, בעוד ההידרוקסיל נקשר לקצה השאר. הידרוליזה של פוליסכרידים היא תהליך המתבצע באופן קבוע על ידי צורות חיים.
- הידרוליזה אנזימטית. זוהי ההידרוליזה המתרחשת בנוכחות אנזימים (תרכובות אורגניות שמגבירות בדרך כלל את מהירות התגובות הכימיות) הנקראות הידרולאזות. לדוגמה, אוריאה אמידוהידרולאז הוא אנזים המעורב בהידרוליזה של אוריאה: