37 Реакции гидролиза
Гилролиз -разложение в-в под действием воды
В общем виде Гидролиз можно представить уравнением:
где А—В — гидролизующееся вещество, А—Н и В—ОН — продукты Гидролиза
Равновесие в процессе Гидролиз солей подчиняется действующих масс закону. Если в результате Гидролиза образуется нерастворимое или легколетучее вещество, Гидролиз идёт практически до полного разложения исходной соли. В остальных случаях Гидролиз солей проходит тем полнее, чем слабее соответствующая соли кислота или основание.
Если Гидролизу подвергается соль, образованная слабой кислотой и сильным основанием, например KCN, раствор имеет щелочную реакцию; это объясняется тем, что анион слабой кислоты частично связывает образовавшиеся при диссоциации воды ионы Н+ и в растворе остаётся избыток ионов OH-:
Раствор соли сильной кислоты и слабого основания, например NH4Cl, — кислый
Если заряд катиона (или аниона) соли больше единицы, то Гидролиз часто приводит к образованию кислых (или основных) солей в качестве продуктов первой ступени процесса, например:
CuCl2 → Cu (OH) Cl →Cu (OH)2.
РН водных растворов солей различных типов
1.Сльная кислота+Сильное снование
KCl = K+ + Cl–
непротолиты
Нет гидролиза, нейтральная среда, рН 7
2.Слабое основание+сильная кислота
NH4NO3 = NH4+ + NO3–
К-та непротолит
NH4+ + 2H2O ↔ NH3∙H2O + H3O+
Гидролиз по катиону, кислотная среда, pH < 7
3. Сильное основание+Слабая кислота
KNO2 = K+ + NO2–
NO2– + H2O ↔ HNO2 + OH–
Гидролиз по аниону, щелочная среда, pH > 7
4.Слабая кислота+Слабое основание
NH4CN = NH4+ + CN–
NH4+ + 2H2O ↔ NH3.H2O + H3O+
CN– + H2O ↔ HCN + OH–
Гидролиз по катиону и аниону,
Ko > Kк
Слабощелочная среда, pH > 7
NaHCO3 = Na+ + HCO3–
HCO3– + H2O ↔ CO32– + H3O+
Кт
HCO3– + H2O ↔ H2CO3 + OH–
Ос
Ko > Kк; слабощелочная среда, pH > 7
Роль гидролиза в био системах
В процессе пищеварения высокомолекулярные вещества (белки, жиры, полисахариды
и др.) подвергаются ферментативному гидролизу с образованием низкомолекулярных (соответственно, аминокислот, жирных кислот и глицерина, глюкозы и др.).
Без этого процесса не было бы возможным усвоение пищевых продуктов, так как высасываться в кишечнике способны только относительно небольшие молекулы.
Гидролиз белков.
Разложение белковых веществ на более простые, лишенные видовой специфичности соединения, способные всасываться в кровь через стенки кишечника, осуществляется в пищеварительных органов человека и животных путем последовательного гидролиза под действием ряда ферментов.
В желудке переваривание (т. е. гидролитическое расщепление)
происходит при действии протеолитического фермента пепсина; существенную
роль в этом процессе играет соляная кислота, за счёт которой желудочный сок
имеет низкое значение pH (1-2).
Переваривание белков завершается в верхнем отделе тонкого кишечника
под действием ферментов поджелудочной железы и клеток кишечника. Эти клетки
продуцируют ряд проферментов (трипсиноген, химотрипсиноген,
прокарбопептидазы А и В, проэластаза). После каталитического образования в
проферментах активного центра и отщепления части молекул, эти белки
превращаются соответственно в ферменты: Трипсин, Химотрипсин,
Карбопептидазы А и В и Эластазу.
Трипсин, Химотрипсин и эластаза – эндопептидазы – гидролизуют связи,
лежащие ближе к середине полипептидной цепи. Продуктами их действия
являются, в основном, пептиды, но образуется и ряд аминокислот.
Карбопептидазы – экзопептидазы. Они гидролизуют пептидную связь,
образованную концевым аминокислотным остатком. Карбопептидаза А отщепляет
преимущественно концевые аминокислоты с гидрофобным радикалом, а
карбоксипептидаза В – остатки лизина и аргинина.
Последний этап переваривания происходит при участии ферментов,
синтезируемых клетками кишечника – аминопептидаз и дипептидаз. Первые
отщепляют концевые аминокислоты от пептидов, вторые гидролизуют дипептиды.
Таким образом, переваривание пищевых белков – суть, последовательность
реакций гидролиза, катализирующегося рядом ферментов.
Гидролиз – также основа синтеза мочевины, протекающего по уравнению:
Гидролиз углеводов.Углеводы пищи в пищеварительном тракте распадаются на мономеры при действии гликозидаз – ферментов, катализирующих гидролиз гликозидных связей в полисахаридах.
Продукты полного гидролиза углеводов – глюкоза, галактоза и фруктоза –
через клетки кишечника поступают в кровь.
Гидролиз жиров Под действием липазы идёт гидролиз жиров, в ходе которого жирные
кислоты отщепляются от триацилглицерина одна за другой
Гидролиз АТФ записывают в виде кислотно-основного равновесия::
АТФ 4- + Н2О ( АДФ 3- + НРО4 2- + Н+
(Gо = -30,5 кДж/моль,
где АДФ 3- - анион аденозидифосфата.
Как видно, гидролиз соповождается убылью энергии Гиббса
((Gо = -30,5 кДж/моль). Гидролиз может идти и дальше до образования
аденозинмонофосфата (АМФ) и, наконец, до аденозина.
Энергия, освобождающаяся при реакциях гидролиза разных веществ, обычно
невелика. Если она превышает 30 кДж/моль, то гидролизуемая связь называется
высокоэнергетической. Энергия гидролиза АТФ в зависимости от от локализации
в клетке может меняться от 40 до 60 кДж/моль. В среднем её принято считать
равной 50 кДж/моль.
38. гетерогенные равновесия в растворах электролитов
Гетерогенные равновесия в водных растворах характеризуются тем, что перенос частиц происходит через поверхность раздела по крайней мере двух сосуществующих фаз.
По своему характеру двухфазные гетерогенные равновесия достаточно многообразны, но здесь будут затронуты лишь некоторые из них, представляющие наибольший практический интерес и имеющие важное значение в аналитической, физической химии и в различных химических технологиях. К ним, в первую очередь, относятся следующие системы:
1. Твердая фаза (осадок) – жидкая фаза (насыщенный раствор вещества, находящегося в осадке). Эта система имеет большое значение, т.к. в химической практике часто приходится одни вещества отделять от других. Осаждение отделяемого вещества с последующим фильтрованием– один из наиболее простых и часто применяемых приемов разделения. Не менее важен и обратный процесс – переведение малорастворимых веществ в раствор. Это наиболее часто встречающийся в химии случай реакций образования и растворения осадков.
2. Твердая фаза (ионит) – жидкая фаза (раствор). Ионный обмен широко применяется для очистки воды от примесей (умягчение, обессоливание), а также для разделения веществ, близких по своим химическим свойствам, когда обычные методы химического разделения оказываются неэффективными. Здесь речь идет о ионном обмене на поверхности ионитов (катионитов и анионитов).
3. Жидкая фаза (раствор вещества в растворителе I) – жидкая фаза (раствор вещества в растворителе II). Этот случай реализуется тогда, когда некоторое вещество растворено в двух несмешивающихся друг с другом растворителях, причем в одном из них растворимость вещества больше, чем в другом. Практическое применение этого явления носит название экстракции. Экстракция является одним из наиболее применяемых методов разделения веществ как в промышленности, так и в химическом анализе.
Произведение растворимости (ПР, Ksp) — произведение концентраций ионов малорастворимого электролита в его насыщенном растворе при постоянной температуре и давлении. Произведение растворимости — величина постоянная.
При постоянной температуре в насыщенных водных растворах малорастворимых электролитов устанавливается равновесие между твердым веществом и ионами, образующими это вещество.
В общем виде, произведение растворимости для вещества с формулой AmBn, которое диссоциирует на m ионов An+ и n ионов Bm-, рассчитывается по уравнению:
где [An+] и [Bm-] — равновесные молярные концентрации ионов, образующихся при электролитической диссоциации.