- Sự thủy phân là gì?
- Ví dụ về phản ứng thủy phân
- - ATP
- Phản ứng kết hợp
- - Nước
- - Protein
- - Amide và este
- - Axit-bazơ
- Thêm muối cơ bản
- Thêm một muối axit
- Thêm muối trung tính
- Người giới thiệu
Sự thủy phân là một phản ứng hóa học có thể xảy ra trong các phân tử hoặc ion cả vô cơ và hữu cơ, và có sự tham gia của nước để phá vỡ các liên kết của nó. Tên của nó bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp, 'hydro' của nước, và 'ly giải' của sự vỡ.
Phân tử nước, H 2 O, thiết lập trạng thái cân bằng với các ion muối của axit và bazơ yếu, khái niệm này xuất hiện lần đầu tiên trong các nghiên cứu chung về hóa học và hóa học phân tích. Do đó, nó là một trong những phản ứng hóa học đơn giản nhất.
Phương trình tổng quát cho một phản ứng thủy phân. Nguồn: Gabriel Bolívar.
Trong một số ví dụ về thủy phân, chỉ nước không thể phá vỡ một liên kết cộng hóa trị nhất định. Khi điều này xảy ra, quá trình được tăng tốc hoặc được xúc tác bởi quá trình axit hóa hoặc kiềm hóa môi trường; nghĩa là, với sự có mặt của ion H 3 O + hoặc OH - tương ứng. Ngoài ra, còn có các enzym xúc tác quá trình thủy phân.
Quá trình thủy phân chiếm một vị trí đặc biệt đối với các phân tử sinh học, vì các liên kết giữ các monome của chúng với nhau dễ bị thủy phân trong những điều kiện nhất định. Ví dụ, đường được thủy phân để phân giải polysaccharid thành monosaccharid cấu thành của chúng nhờ hoạt động của enzym glucosidase.
Sự thủy phân là gì?
Hình ảnh trên giải thích sự thủy phân là gì. Lưu ý rằng không chỉ phân tử hoặc cơ chất (nếu có enzim làm trung gian) phá vỡ liên kết của nó, mà còn cả nước, chất này "bẻ gãy" thành H + và OH - , trong đó H + kết thúc với A và OH - với B. AB. Do đó, nó phản ứng với một phân tử nước, tạo ra hai sản phẩm, AH và B-OH.
Do đó, sự thủy phân là phản ứng ngược lại với sự ngưng tụ. Trong quá trình ngưng tụ, hai sản phẩm AH và B-OH được liên kết với nhau bằng cách giải phóng một phân tử nhỏ: nước. Trong quá trình thủy phân, một phân tử được tiêu thụ, trong khi ở trạng thái ngưng tụ, nó được giải phóng hoặc tạo ra.
Quay trở lại ví dụ về đường, giả sử rằng AB tương ứng với một dimer sucrose, trong đó A đại diện cho glucose và B đại diện cho fructose. Liên kết glucosidic AB có thể bị thủy phân để tạo ra hai monosaccharid riêng biệt và trong dung dịch, và điều tương tự cũng xảy ra với oligo và polysaccharid nếu các enzym làm trung gian cho các phản ứng đó.
Lưu ý rằng trong phản ứng này, của AB, mũi tên chỉ có một hướng; nghĩa là, nó là một sự thủy phân không thể thuận nghịch. Tuy nhiên, nhiều phản ứng thủy phân trong thực tế là phản ứng thuận nghịch đạt trạng thái cân bằng.
Ví dụ về phản ứng thủy phân
- ATP
ATP ổn định giữa các giá trị pH từ 6,8 đến 7,4. Tuy nhiên, ở các giá trị pH quá cao, nó sẽ bị thủy phân một cách tự nhiên. Ở cơ thể sống, quá trình thủy phân được xúc tác bởi các enzym được gọi là ATPase:
ATP + H 2 O => ADP + Pi
Phản ứng này là phản ứng gắng sức mạnh, vì entropy của ADP lớn hơn của ATP. Độ biến thiên của năng lượng tự do Gibbs (ΔGº) là - 30,5 kJ / mol. Năng lượng tạo ra từ quá trình thủy phân ATP được sử dụng trong nhiều phản ứng tiêu hóa.
Phản ứng kết hợp
Trong một số trường hợp, quá trình thủy phân ATP được sử dụng để chuyển hợp chất (A) thành hợp chất (B).
A + ATP + H 2 O <=> B + ADP + Pi + H +
- Nước
Hai phân tử nước có thể phản ứng với nhau trong phản ứng thủy phân rõ ràng:
H 2 O + H 2 O <=> H 3 O + + OH -
Giống như thể một trong những phân tử nước này bị đứt gãy thành H + và OH - , H + sẽ liên kết với nguyên tử oxy của phân tử nước kia, tạo ra ion hydronium, H 3 O + . Phản ứng này, chứ không phải là phản ứng thủy phân, là phản ứng tự động hóa hoặc tự phân hủy nước.
- Protein
Protein là các đại phân tử ổn định và để đạt được sự thủy phân hoàn toàn của chúng, trong các axit amin tạo thành chúng, cần có các điều kiện khắc nghiệt; chẳng hạn như nồng độ axit clohydric (6 M) và nhiệt độ cao.
Tuy nhiên, các sinh vật sống được ban tặng cho một kho enzym cho phép thủy phân protein thành các axit amin trong tá tràng. Các enzym tham gia vào quá trình tiêu hóa protein hầu như hoàn toàn do tuyến tụy tiết ra.
Có các enzym exopeptidase phân giải protein, bắt đầu từ đầu của chúng: aminopeptidase ở đầu amino, và carboxypeptidase ở đầu carboxyl. Enzyme endopeptidase thực hiện hoạt động của chúng bên trong chuỗi protein, ví dụ: trypsin, pepsin, chymotrypsin, v.v.
- Amide và este
Các amit, khi đun nóng trong môi trường kiềm, tạo ra một axit cacboxylic và một amin:
RCONH 2 + H 2 O => RCOO - + NH 2
Este trong môi trường nước bị thủy phân thành axit cacboxylic và một rượu. Quá trình được xúc tác bởi bazơ hoặc axit:
RCO-HOẶC '+ H 2 O => RCOOH + R'OH
Đây là phản ứng xà phòng hóa nổi tiếng.
- Axit-bazơ
Trong nước, một số loài được thủy phân để axit hóa hoặc kiềm hóa môi trường nước.
Thêm muối cơ bản
Natri axetat, một muối cơ bản, phân ly trong nước tạo ra các ion Na + (natri) và CH 3 COO - (axetat). Tính cơ bản của nó là do axetat bị thủy phân để tạo ra ion OH - , trong khi natri không thay đổi:
CH 3 COO - + H 2 O <=> CH 3 COOH + OH -
OH - là nguyên nhân làm cho pH tăng lên và trở thành bazơ.
Thêm một muối axit
Amoni clorua (NH 4 Cl) được tạo thành bởi ion clorua (Cl - ) từ axit clohydric (HCl), một axit mạnh và cation amoni (NH 4 + ) từ amoni hydroxit (NH 4 OH) , một cơ sở yếu. Cl - không phân ly trong nước, nhưng cation amoni được biến đổi trong nước theo cách sau:
NH 4 + + H 2 O <=> NH 3 + H 3 O +
Sự thủy phân cation amoni tạo ra proton làm tăng tính axit của môi trường nước, từ đó kết luận NH 4 Cl là một muối axit.
Thêm muối trung tính
Natri clorua (NaCl) là sản phẩm muối của phản ứng giữa bazơ mạnh (NaOH) với một axit mạnh (HCl). Bằng cách hòa tan natri clorua trong nước, cation natri (Na + ) và anion (Cl - ) được tạo ra. Cả hai ion đều không phân ly trong nước, do đó chúng không thêm H + hoặc OH - , giữ cho pH của chúng không đổi.
Do đó, natri clorua được cho là một muối trung tính.
Người giới thiệu
- Mathews, CK, van Holde, KE và Ahern, KG (2002). Hóa sinh. (Ấn bản thứ ba). Biên tập. Pearson-Addison Wesley.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Hóa học (Xuất bản lần thứ 8). CENGAGE Học tập.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (Ngày 13 tháng 1 năm 2019). Sự thủy phân: Định nghĩa và các ví dụ. Phục hồi từ: thinkco.com
- Theresa Phillips. (Ngày 28 tháng 4 năm 2019). Một giải thích về quá trình thủy phân. Được khôi phục từ: thebalance.com
- Các biên tập viên của Encyclopaedia Britannica. (2016, ngày 16 tháng 11). Sự thủy phân. Encyclopædia Britannica. Phục hồi từ: britannica.com
- Wikipedia. (2019). Sự thủy phân. Khôi phục từ: en.wikipedia.org