Hydrolysebeispiele (von Salzen, Säuren, Basen, Organischem C.)

Die HydrolyseIn der Chemie ist es eine Reaktion der doppelten Zersetzung mit Wasser als einem der Reaktanten. Wenn daher eine Verbindung durch die Formel AB dargestellt wird, in der A und B Atome oder Gruppen sind und Wasser durch die Formel HOH dargestellt wird, kann die Hydrolysereaktion durch die reversible chemische Gleichung dargestellt werden: AB + HOH = AH + BOH.

Andere Reagenzien als Wasser und Hydrolyseprodukte können neutrale Moleküle sein - wie bei der meisten Hydrolyse, die organische Verbindungen involviert - oder ionische Moleküle, wie bei der Hydrolyse von Salzen, Säuren und Basen.

In der Biotechnologie und in lebenden Organismen sind diese Substanzen oft Polymere (Encyclopædia Britannica, 2016).

Das Wort leitet sich ab von Hydro, Griechisch für Wasser und Lyse, was "verlieren" bedeutet. Hydrolyse bedeutet die Trennung von Chemikalien, wenn sie zu Wasser hinzugefügt werden.

Die drei Hauptarten der Hydrolyse sind die Hydrolyse von Salzen, die Hydrolyse von Säuren und die Hydrolyse von Basen.

Index

• 1 Hydrolyse von Salzen
• 2 Hydrolyse von Säuren
• 3 Basenhydrolyse
• 4 Hydrolyse von organischen Verbindungen
• 5 Beispiele für die Hydrolyse
• 6 Referenzen

Hydrolyse von Salzen

In Wasser dissoziieren die Salze unter Bildung von Ionen (vollständig oder unvollständig, abhängig von der jeweiligen Löslichkeitskonstante, Ks).

Die Hydrolyse mit ionischen Verbindungen kann durch die chemischen Veränderungen veranschaulicht werden, die in einer wässrigen Lösung des Natriumacetatsalzes auftreten.

In Lösung werden die ionischen Bestandteile des Salzes (das Acetation und das Natriumion) getrennt. Die Wassermoleküle verbinden sich mit den Acetationen zu Essigsäure und Hydroxidionen.

CH₃COONa + H₂O → CH₃COOH + Na⁺ + OH^-

Essigsäure dissoziiert reversibel in Acetat- und Wasserstoffionen, jedoch nur in sehr geringem Maße, so daß der Ionengehalt der Lösung weitgehend Natrium- und Hydroxidionen ist. Daher zeigt die Lösung grundlegende Eigenschaften (dh Veränderungen an Lackmuspapier von Rot zu Blau).

Ein anderes Beispiel für die Hydrolyse von Salzen ist Natriumchlorid, das in wässriger Lösung die Ionenbindungen des Salzes bricht, das durch Wasser solvatisiert wird (siehe Abbildung 1) (Patrina Kim, 2015).

Abbildung 1: Hydrolyse von Natriumchlorid

Säurehydrolyse

Wasser kann als Säure oder Base wirken, basierend auf der Theorie der Brønsted-Lowry-Säure. Wenn es als Bronsted-Lowry-Säure fungiert, wird das Wassermolekül ein Proton (H +) abgeben, das auch als Hydroniumion (H3O) bezeichnet wird. ⁺).

Wenn es als Brönsted-Lowry-Base fungiert, würde es ein Proton (H ⁺). Eine saure Hydrolysereaktion ist einer Säuredissoziationsreaktion sehr ähnlich.

CH₃COOH + H₂O ⇌ CH₃COO^- + H₃O⁺

In der vorherigen Reaktion wurde das Proton H⁺ Essigsäure (CH₃COOH) wird an Wasser gespendet, wobei H₃O⁺ und CH₃COO^- . Die Verbindungen zwischen H⁺ und CH₃COO^- Sie werden durch die Zugabe von Wassermolekülen gebrochen.

Eine Reaktion mit CH₃COOH, eine schwache Säure, ist einer Säuredissoziationsreaktion ähnlich und Wasser bildet eine konjugierte Base und ein Hydroniumion. Wenn eine schwache Säure hydrolysiert wird, wird ein Hydroniumion erzeugt (Illustriertes Glossar der organischen Chemie, S.F.).

Basenhydrolyse

Eine basische Hydrolysereaktion wird der Basenspaltungsreaktion ähnlich sein. Eine übliche schwache Base, die in Wasser dissoziiert, ist Ammoniak:

NH₃+ H₂O⇌NH₄⁺+ OH⁻

Bei der Hydrolyse von Ammoniak nimmt das Ammoniakmolekül ein Proton aus Wasser auf (dh Wasser wirkt als Brönsted-Lowry-Säure), wodurch ein Hydroxid-Anion (OH^-).

Ähnlich einer basischen Dissoziationsreaktion bildet Ammoniak Ammonium und ein Hydroxid aus der Zugabe eines Wassermoleküls.

Hydrolyse von organischen Verbindungen

Die Hydrolyse organischer Verbindungen kann durch die Reaktion von Wasser mit einem Ester einer Carbonsäure veranschaulicht werden.

Alle diese Ester haben die allgemeine Formel RCO-OR ', worin R und R' Kombinationsgruppen sind (beispielsweise wenn R und R 'beide die Methylgruppe darstellen, CH₃, der Ester ist Methylacetat).

Die Hydrolyse umfasst mehrere Schritte, von denen die langsamste die Bildung einer kovalenten Bindung zwischen dem Sauerstoffatom des Wassermoleküls und dem Kohlenstoffatom des Esters ist.

In aufeinanderfolgenden Stufen, die sehr schnell sind, wird die Kohlenstoff-Sauerstoff-Bindung des Esters gebrochen und die Wasserstoffionen werden von dem ursprünglichen Wassermolekül getrennt und an das entstehende Alkoholmolekül gebunden. Die vollständige Reaktion wird durch die Gleichung dargestellt:

RCO-OR '+ H2O → RCO-OH + R'-OH.

Wenn RCO-OH ein Molekül einer Carbonsäure bezeichnet, bezeichnet R'-OH ein Molekül eines Alkohols und die Bindestriche kovalente Bindungen, die während der Reaktion gebrochen oder gebildet werden. Abbildung 2 zeigt ein Beispiel für die Hydrolyse von Methylacetat (Clark, 2004).

Abbildung 2: Hydrolyse von Methylacetat

Hydrolysereaktionen in lebenden Organismen werden mit Hilfe einer Katalyse durch eine Klasse von Enzymen, die als Hydrolasen bekannt sind, durchgeführt.

Die biochemischen Reaktionen, die Polymere abbauen, wie Proteine ​​(Peptidbindungen zwischen Aminosäuren), Nukleotide, komplexe Zucker und Stärke und Fette, werden durch diese Klasse von Enzymen katalysiert.

In dieser Klasse hydrolysieren Lipasen, Amylasen und Proteinasen Fette, Zucker und Proteine ​​(Boundless, 2016).

Bakterien und Pilze, die Cellulose abbauen, spielen eine besondere Rolle bei der Herstellung von Papier und anderen alltäglichen Anwendungen der Biotechnologie, weil sie Enzyme (Cellulasen und Esterasen) haben, die Cellulose in Polysaccharide (Polymere von Zuckermolekülen) oder Glucose zerlegen und abbauen können Klebrigkeit

Zum Beispiel wurde Proteinase dem Zellextrakt hinzugefügt, um die Peptide zu hydrolysieren und eine Mischung aus freien Aminosäuren zu erzeugen (Phillips, 2016).

Beispiele für die Hydrolyse

Die Auflösung eines Salzes einer schwachen Säure oder einer Base in Wasser ist ein Beispiel für eine Hydrolysereaktion. Starke Säuren können auch hydrolysiert werden. Zum Beispiel erzeugt die Auflösung von Schwefelsäure in Wasser Hydronium und Bisulfat.

Die Hydrolyse eines Zuckers hat seinen eigenen Namen: Verzuckerung. Zum Beispiel kann Zucker-Sucrose eine Hydrolyse erfahren, um in seine Komponenten Zucker, Glucose und Fructose aufzuspalten.

Säure-Base-katalysierte Hydrolyse ist eine andere Art von Hydrolysereaktion. Ein Beispiel ist die Hydrolyse von Amiden.

In biologischen Systemen neigt die Hydrolyse dazu, durch Enzyme katalysiert zu werden. Ein gutes Beispiel ist die Hydrolyse des ATP-Energie-Moleküls. Die katalysierte Hydrolyse wird auch für den Verdau von Proteinen, Kohlenhydraten und Lipiden verwendet (Helmenstin, 2017).

Referenzen

1. (2016, 26. Mai). Hydrolyse. Genommen von grenzenlos: grenzenlos.com.
2. Clark, J. (2004). DER MECHANISMUS FÜR DIE KATALYSIERTE HYDROLYSE VON ESTERN. Von chemguide.de: chemguide.de
3. Encyclopædia Britannica. (2016, 16. November). Hydrolyse. Aus Britannica: britannica.com.
4. Helmenstin, A. M. (2017, 23. März). Hydrolyse Definition und Beispiele. Genommen von thinkco: thoughtco.com.
5. Illustriertes Glossar der Organischen Chemie. (S.F.) Genommen von chem.ucla.edu: web.chem.ucla.edu.
6. Patrina Kim, G. H. (2015, 20. Oktober). Hydrolyse. Entnommen von chem.libretexts.org: chem.libretexts.org.
7. Phillips, T. (2016, 16. September). Eine Erklärung der Hydrolyse. Aus dem Gleichgewicht genommen: thebalance.com.