Hidrolizė yra cheminės reakcijos tipas, vykstantis tarp vandens ir kito junginio. Reakcijos metu abiejose molekulėse nutrūksta cheminiai ryšiai, todėl jos nutrūksta. Vandens molekulė skyla ir susidaro teigiamo krūvio vandenilio (H+) ir neigiamo krūvio hidroksido (OH-) jonai, o kita molekulė skyla į dvi paprastesnes dalis, taip pat su teigiamais ir neigiamais krūviais. Prie kiekvienos iš šių sekcijų prisitvirtina H+ ir OH- jonai. Šios reakcijos vyksta, kai kai kurie joniniai junginiai, pavyzdžiui, tam tikros rūgštys, bazės ir druskos, ištirpsta vandenyje; jie dalyvauja procesuose, kurie yra būtini gyvenimui; jie naudojami kai kuriuose svarbiuose pramonės procesuose, pavyzdžiui, gaminant muilą; ir jie atlieka svarbų vaidmenį veikiant uolienoms.
Joniniai junginiai
Joniniai junginiai gali būti rūgštys, bazės arba druskos, kurios yra junginiai, atsirandantys dėl rūgšties ir bazės reakcijos. Jie sudaryti iš teigiamai įkrautų katijonų ir neigiamo krūvio anijonų. Kai jie ištirps vandenyje, jie suskils į katijonus ir anijonus. Silpnų rūgščių anijonai ir silpnų bazių katijonai tam tikru mastu reaguos su vandeniu, todėl hidrolizė.
Kai druska yra stiprios rūgšties ir silpnos bazės produktas, bazės katijonas hidrolizuojasi vandenyje. Pavyzdžiui, amonio chloridas (NH4Cl) yra silpnos bazės – amoniako (NH3) – ir stiprios rūgšties – vandenilio chlorido (HCl) druska. Ištirpęs vandenyje, jis skyla į katijonus ir anijonus – atitinkamai NH4+ ir Cl-. Tačiau katijonas tam tikru mastu reaguos su vandeniu, prarasdamas vandenilio joną:
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
Kadangi šios reakcijos metu susidaro hidronio jonai (H3O+), susidaręs tirpalas yra rūgštus. Kai druska yra stiprios bazės ir silpnos rūgšties produktas, rūgšties anijonai reaguoja su vandeniu, priimdami vandenilio (H+) jonus, palikdami hidroksido (OH-) jonus, kurie sudaro šarminį tirpalą. Stiprios rūgšties ir stiprios bazės druska nehidrolizuos, nes rūgšties anijonas ir bazės katijonas nereaguoja su vandeniu.
gyvenimas
Daugelis gyvybei būtinų procesų apima hidrolizę. Pavyzdys yra adenozino trifosfato (ATP) molekulės išskiriama energija. Ląstelės naudoja šį junginį energijai kaupti, kuri vėliau gali būti išleista, kai to reikia. Molekulė turi tris fosfato (PO4-) grupes, tačiau reaguodama su vandeniu ji gali prarasti vieną iš šių grupių. Ši reakcija iš tikrųjų sunaudoja nedidelį kiekį energijos, tačiau daug daugiau išsiskiria vėlesnėse laisvosios fosfatų grupės reakcijose.
Hidrolizė taip pat atlieka gyvybiškai svarbų vaidmenį skaidant maistą į lengvai įsisavinamas maistines medžiagas. Dauguma maiste esančių organinių junginių nelengvai reaguoja su vandeniu, todėl paprastai reikalingas katalizatorius, kad šie procesai vyktų. Organiniai katalizatoriai, padedantys gyvų organizmų reakcijose, yra žinomi kaip fermentai. Organizme fermentai, tokie kaip lipazės, angliavandeniai ir proteazės, katalizuoja reakcijas su riebalais, angliavandeniais ir baltymais su vandeniu.
Vienas iš hidrolizės pavyzdžių yra krakmolo skilimas, kurį katalizuoja fermentas amilazė. Krakmolas suskaidomas į mažesnes molekules, kurias sudaro cukrus, žinomas kaip maltozė. Tada maltozė gali būti toliau skaidoma į gliukozės molekules, veikiama fermento maltazės. Kiekvienu atveju procese dalyvauja vanduo, pats suskaidydamas ir pridėdamas hidroksilo grupę bei vandenilio joną prie naujų molekulių, susidariusių kiekvienoje nutrūkusios jungties pusėje.
Pramonė
Daugeliui pramoninių procedūrų reikia hidrolizuoti įvairias medžiagas, kad būtų sukurti naudingi produktai. Tačiau dažnai šių procesų žaliavos nelengvai reaguoja su vandens molekulėmis, todėl reakcijas padeda įvairios priemonės – aukštas slėgis, aukšta temperatūra ir katalizatoriai. Laboratorinei hidrolizei paprastai reikia naudoti katalizatorių, kuris paprastai yra stipri rūgštis arba šarmas.
Hidrolizė jau seniai naudojama muilo gamyboje. Šio proceso, žinomo kaip muilinimas, metu riebalai hidrolizuojasi reaguojant su vandeniu ir stipriu šarmu natrio hidroksidu. Reakcijos metu susidaro riebalų rūgščių druskos, paprastai žinomos kaip muilas. Senuose aliejiniuose paveiksluose kartais įvyksta muilinimas, kai aliejinių dažų riebalų rūgštys reaguoja su dažų pigmentuose esančiais metalais. Dėl to paveikslų paviršiuje gali susidaryti baltos nuosėdos ir gabalėliai, nors nežinoma, kodėl tai atsiranda tik ant kai kurių meno kūrinių, o ne ant kitų.
Orai
Hidrolizė yra svarbus uolienų atmosferos poveikio procesas. Įvairūs silikatiniai mineralai, tokie kaip lauko špatas, vyksta lėtos hidrolizės reakcijos su vandeniu, susidaro molis ir dumblas, kartu su tirpiais junginiais. Šis procesas yra svarbus formuojant dirvą ir suteikiant augalams būtinų mineralų.