ไฮโดรไลซิส: ประกอบด้วยอะไรและตัวอย่างของปฏิกิริยา - เคมี

การไฮโดรไลซิสเป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่สามารถเกิดขึ้นได้ในโมเลกุลหรือไอออนทั้งอนินทรีย์และอินทรีย์และเกี่ยวข้องกับการมีส่วนร่วมของน้ำในการทำลายพันธะ ชื่อของมันมีต้นกำเนิดมาจากภาษากรีก 'ไฮโดร' ของน้ำและ 'การสลาย' ของการแตก

โมเลกุลของน้ำ H ₂ O สร้างสมดุลกับไอออนของเกลือของกรดและเบสอ่อนแนวคิดนี้ปรากฏเป็นครั้งแรกในการศึกษาทั่วไปทางเคมีและในเคมีวิเคราะห์ ดังนั้นจึงเป็นปฏิกิริยาทางเคมีที่ง่ายที่สุดอย่างหนึ่ง

สมการทั่วไปสำหรับปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส ที่มา: Gabriel Bolívar

ในหลายตัวอย่างของการไฮโดรไลซิสน้ำเพียงอย่างเดียวไม่สามารถทำลายพันธะโคเวเลนต์ได้ เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นกระบวนการจะถูกเร่งหรือเร่งปฏิกิริยาโดยการทำให้เป็นกรดหรือด่างของตัวกลาง นั่นคือต่อหน้า H ₃ O ⁺หรือ OH ^-ไอออนตามลำดับ นอกจากนี้ยังมีเอนไซม์ที่เร่งปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

ไฮโดรไลซิสเป็นสถานที่พิเศษที่เกี่ยวข้องกับสารชีวโมเลกุลเนื่องจากพันธะที่ยึดโมโนเมอร์ไว้ด้วยกันมีความไวต่อการไฮโดรไลซิสภายใต้เงื่อนไขบางประการ ตัวอย่างเช่นน้ำตาลจะถูกไฮโดรไลซ์เพื่อสลายโพลีแซ็กคาไรด์ให้เป็นโมโนแซ็กคาไรด์ที่เป็นส่วนประกอบเนื่องจากการทำงานของเอนไซม์กลูโคซิเดส

ไฮโดรไลซิสคืออะไร?

ภาพด้านบนอธิบายว่าไฮโดรไลซิสคืออะไร โปรดสังเกตว่าไม่เพียง แต่โมเลกุลหรือสารตั้งต้น (หากเอนไซม์เป็นสื่อกลาง) ทำลายพันธะ แต่ยังรวมถึงน้ำด้วยซึ่ง "แตก" เป็น H ⁺และ OH ^-โดยที่ H ⁺ลงท้ายด้วย A และ OH ^-ด้วย B AB ดังนั้นจึงทำปฏิกิริยากับโมเลกุลของน้ำทำให้เกิดผลิตภัณฑ์สองชนิดคือ AH และ B-OH

ไฮโดรไลซิสจึงเป็นปฏิกิริยาตรงกันข้ามกับการควบแน่น ในการควบแน่นผลิตภัณฑ์สองชนิดคือ AH และ B-OH จะรวมกันโดยการปลดปล่อยโมเลกุลเล็ก ๆ นั่นคือน้ำ ในการไฮโดรไลซิสจะมีการใช้โมเลกุลในขณะที่อยู่ในการควบแน่นจะถูกปลดปล่อยหรือสร้างขึ้น

กลับไปที่ตัวอย่างของน้ำตาลสมมติว่า AB สอดคล้องกับซูโครสไดเมอร์โดยที่ A แทนน้ำตาลกลูโคสและ B แทนฟรุกโตส พันธะไกลโคซิดิก AB สามารถไฮโดรไลซ์เพื่อให้เกิดโมโนแซ็กคาไรด์ทั้งสองแยกกันและในสารละลายและสิ่งเดียวกันนี้จะเกิดขึ้นกับโอลิโกและโพลีแซ็กคาไรด์หากเอนไซม์เป็นสื่อกลางในปฏิกิริยาดังกล่าว

โปรดสังเกตว่าในปฏิกิริยานี้ของ AB ลูกศรมีทิศทางเดียวเท่านั้น นั่นคือเป็นการไฮโดรไลซิสที่ไม่สามารถย้อนกลับได้ อย่างไรก็ตามการไฮโดรไลซิสจำนวนมากเป็นปฏิกิริยาย้อนกลับได้ซึ่งถึงจุดสมดุล

ตัวอย่างปฏิกิริยาไฮโดรไลซิส

- เอทีพี

ATP มีความเสถียรระหว่างค่า pH 6.8 และ 7.4 อย่างไรก็ตามที่ค่า pH มากจะไฮโดรไลซ์โดยธรรมชาติ ในสิ่งมีชีวิตไฮโดรไลซิสถูกเร่งปฏิกิริยาโดยเอนไซม์ที่เรียกว่า ATPases:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

ปฏิกิริยานี้เป็นไปอย่างรุนแรงเนื่องจากเอนโทรปีของ ADP มีค่ามากกว่า ATP รูปแบบของพลังงานอิสระ Gibbs (ΔGº) คือ - 30.5 kJ / mol พลังงานที่เกิดจากการไฮโดรไลซิสของ ATP ถูกใช้ในปฏิกิริยาเอนเดอร์โกนิก

ปฏิกิริยาควบคู่

ในบางกรณีการไฮโดรไลซิสของ ATP จะใช้สำหรับการแปลงสารประกอบ (A) เป็นสารประกอบ (B)

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

- น้ำ

โมเลกุลของน้ำสองโมเลกุลสามารถทำปฏิกิริยากันได้ในการย่อยสลายที่ชัดเจน:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

มันเป็นถ้าหนึ่งของโมเลกุลของน้ำเหล่านี้แตกออกเป็น H ⁺และ OH ^-ที่ H ⁺จะไปผูกกับอะตอมออกซิเจนของโมเลกุลของน้ำอื่น ๆ ซึ่งก่อให้เกิดไฮโดรเนียมไอออนที่ H ₃ O +ปฏิกิริยานี้แทนที่จะเป็นไฮโดรไลซิสเป็นเรื่องของการทำให้เป็นอัตโนมัติหรือการสลายตัวของน้ำโดยอัตโนมัติ

- โปรตีน

โปรตีนเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่ที่เสถียรและเพื่อให้เกิดการไฮโดรไลซิสที่สมบูรณ์ในกรดอะมิโนที่ประกอบขึ้นมาจำเป็นต้องมีสภาวะที่รุนแรง เช่นความเข้มข้นของกรดไฮโดรคลอริก (6 M) และอุณหภูมิสูง

อย่างไรก็ตามสิ่งมีชีวิตได้รับการเสริมสร้างด้วยคลังแสงของเอนไซม์ที่ช่วยให้การย่อยโปรตีนเป็นกรดอะมิโนในลำไส้เล็กส่วนต้น เอนไซม์ที่เกี่ยวข้องกับการย่อยโปรตีนจะถูกหลั่งออกมาจากตับอ่อนเกือบทั้งหมด

มีเอนไซม์ exopeptidase ที่ย่อยสลายโปรตีนโดยเริ่มจากปลาย: aminopeptidase ที่ปลายอะมิโนและคาร์บอกซีเปปทิเดสที่ปลายคาร์บอกซิล เอนไซม์เอนโดเปปทิเดสออกฤทธิ์ภายในห่วงโซ่โปรตีนตัวอย่างเช่นทริปซินเปปซินไคโมทริปซินเป็นต้น

- เอไมด์และเอสเทอร์

เอไมด์เมื่อถูกให้ความร้อนในตัวกลางที่เป็นด่างจะก่อให้เกิดกรดคาร์บอกซิลิกและเอมีน:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

เอสเทอร์ในน้ำจะถูกไฮโดรไลซ์เป็นกรดคาร์บอกซิลิกและแอลกอฮอล์ กระบวนการเร่งปฏิกิริยาโดยเบสหรือกรด:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

นี่คือปฏิกิริยาการสลายตัวที่มีชื่อเสียง

- กรด - ด่าง

ในน้ำหลายชนิดถูกไฮโดรไลซ์เพื่อทำให้เป็นกรดหรือด่างของตัวกลางในน้ำ

การเติมเกลือพื้นฐาน

โซเดียมอะซิเตตซึ่งเป็นเกลือพื้นฐานแยกตัวในน้ำเพื่อให้^{ไอออน} Na ⁺ (โซเดียม) และ CH ₃ COO ^- (อะซิเตท) พื้นฐานของมันเกิดจากการที่อะซิเตตถูกไฮโดรไลซ์เพื่อสร้าง OH ^-ไอออนในขณะที่โซเดียมยังคงไม่เปลี่ยนแปลง:

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

OH ^-มีหน้าที่ทำให้ pH สูงขึ้นและกลายเป็นพื้นฐาน

การเติมกรดเกลือ

แอมโมเนียมคลอไรด์ (NH ₄ Cl) เกิดจากคลอไรด์ไอออน (Cl ^- ) จากกรดไฮโดรคลอริก (HCl) กรดแก่และแอมโมเนียมไอออนบวก (NH ₄⁺ ) จากแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ (NH ₄ OH) ฐานที่อ่อนแอ Cl ^-ไม่แยกตัวในน้ำ แต่แอมโมเนียมไอออนบวกจะถูกเปลี่ยนรูปในน้ำด้วยวิธีต่อไปนี้:

NH ₄⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

การไฮโดรไลซิสของแอมโมเนียมไอออนบวกทำให้เกิดโปรตอนที่เพิ่มความเป็นกรดของตัวกลางที่เป็นน้ำซึ่งสรุปได้ว่า NH ₄ Cl เป็นเกลือของกรด

การเติมเกลือที่เป็นกลาง

โซเดียมคลอไรด์ (NaCl) เป็นผลิตภัณฑ์เกลือจากปฏิกิริยาของเบสแก่ (NaOH) กับกรดแก่ (HCl) โดยการละลายโซเดียมคลอไรด์ในน้ำจะทำให้เกิดโซเดียมไอออนบวก (Na ⁺ ) และแอนไอออน (Cl ^- ) ไอออนทั้งสองไม่แยกตัวในน้ำดังนั้นจึงไม่เพิ่ม H ⁺หรือ OH ^-ทำให้ pH คงที่

ดังนั้นโซเดียมคลอไรด์จึงกล่าวได้ว่าเป็นเกลือที่เป็นกลาง

อ้างอิง

Mathews, CK, van Holde, KE และ Ahern, KG (2002) ชีวเคมี. (พิมพ์ครั้งที่สาม). แก้ไข เพียร์สัน - แอดดิสันเวสลีย์
Whitten, Davis, Peck & Stanley (2008) เคมี (ฉบับที่ 8) CENGAGE การเรียนรู้
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 มกราคม 2562). ไฮโดรไลซิส: ความหมายและตัวอย่าง ดึงมาจาก: thoughtco.com
เทเรซ่าฟิลลิปส์ (28 เมษายน 2562). คำอธิบายกระบวนการไฮโดรไลซิส ดึงมาจาก: thebalance.com
บรรณาธิการของสารานุกรมบริแทนนิกา (2559 16 พฤศจิกายน). การย่อยสลาย สารานุกรมบริแทนนิกา. ดึงมาจาก: britannica.com
วิกิพีเดีย (2019) การย่อยสลาย สืบค้นจาก: en.wikipedia.org

ไฮโดรไลซิส: ประกอบด้วยอะไรและตัวอย่างของปฏิกิริยา - เคมี - 2025