ჰიდროლიზი

ჰიდროლიზის რეაქციის ზოგადი მექანიზმი

ჰიდროლიზი (ძვ. ბერძ: hydro- — წყალი, lysis — დაშლა) — ნებისმიერი ქიმიური რეაქცია, რომლის დროსაც წულის მოლეკულა ერთ ან რამდენიმე ქიმიურ ბმად იყოფა. ტერმინი ფართოდ გამოიყენება მონაცვლეობითი, გამოყოფისა და დანაწევრების რეაქციებისთვის, რომლებშიც წყალი ნუკლეოფილია.

ბიოლოგიური ჰიდროლიზი აღნიშნავს ბიომოლეკულების დაყოფას, სადაც წყლის მოლეკულა გამოიყენება ფართო მოლეკულების ცალკეულ ნაწილებად გაყოფისთვის. როდესაც ნახშირწყლები ჰიდროლიზის მეშვეობით მის შემადგენელ შაქრის მოლეკულებად (მაგალითად, საქაროზა იყოფა გლუკოზად და ფრუქტოზად) იყოფა, ამას საქარიფიკაცია ეწოდება. ზოგადად,ჰიდროლიზი ან საქარიფიკაცია ნივთიერების დეგრადაციის ერთ-ერთი ეტაპია.

ჰიდროლიზის რეაქცია შეიძლება კონდენსირების რეაქციის საპირისპირო იყოს, რომლის დროსაც ორი მოლეკულა ერთ, უფრო დიდ მოლეკულად ერთიანდება და წყლის მოლეკულას აგდებს. მაშინ როდესაც ჰიდროლიზი წყალს დაყოფისთვის იყენებს, კონდენსაცია წყალსა და სხვა გამხსენელებს იშორებს. ჰიდრირების ზოგიერთი რეაქცია ჰიდროლიზია.

წყლის ელექტროლიზი ზოგჯერ ჰიდროლიზად მოიხსენიება.

ტიპები

ჩვეულებრივ ჰიდროლიზი არის ქიმიური პროცესი, რომლის დროსაც წყლის მოლეკულა ნივთიერებას ერევა. ზოგჯერ ეს შეერთება ნივთიერებისა და წყლის მოლეკულის ორ ნაიწლად გაყოფას იწვევს. ამგვარ რეაქციებში სამიზნე მოლეკულის (მშობელი მოლეკულა)ერთი ნაწილი წყალბადის იონს ინარჩუნებს. ჰიდროლიზი შენაერთის ქიმიურ ბმას წყვეტს.

მარილები

ჰიდროლიზის ჩვეულებრივი შემთხვევაა, როდესაც სუსტი მჟავის ან სუსტი ფუძის (ან ორივე) მარილი წყალში იხსნება. წყალი სპონტანურად იონიზირდება ჰიდროქსიდის ანიონებად და ჰიდრონიუმის კათიონებად. მარილი შემადგენელ ანიონებად და კათიონებად იყოფა. მაგალითად, ნატრიუმის აცეტატი წყალში ნატრიუმისა და აცეტატის იონება იყოფა. ნატრიუმის იონები ჰიდროქსიდის იონებთან ნაკლებად რეაგირებენ, ხოლო აცეტატის იონები ჰიდრონიუმის იონებთან კომბინირებენ და ძმარმჟავას წარმოქმნიან. ამ შემთხვევაში ჰიდროქსიდის იონები მოჭარბებულია და ხსნარი ფუძე ბუნებისაა.

ძლიერი მჟავებიც ჰიდროლიზირდებიან. მაგალითად, გოგირდმჟავა (H2SO4) ჰიდროლიზისას ჰიდრონიუმად და ბისულფატად იშლება

ესთერები და ამიდები

ამიდების მჟავა-კატალიზის ჰიდროლიზის მექანიზმი

მჟავა-ფუძე-კატალიზის ჰიდროლიზი ჩვეულებრივია. ერთ-ერთი მაგალითია ამიდებისა და ესთერების ჰიდროლიზი. მათი ჰიდროლიზი მაშინ ხდება, როდესაც ნუკეოფილი (ბირთვის მძებნელი აგენტი, მაგ, წყალი ან ჰიდროქსილის იონი) ესთერების ან ამიდების კარბონილის ჯგუფის ნახშირბადს უტევს. წყლის ფუძე, ჰიდროქსილის იონები უკეთესი ნუკლეოფილები არიან, ვიდრე პოლარული მოლეკულები, მაგალითად, წყალი. ჰიდროლიზის პროდუქტები კარბოქსილის მჟავის ჯგუფის ნივთიერებებია.

ესთერის ჰიდროლიზის უძველესი კომერციული პრაქტიკული მაგალითია საპონიფიკაცია (საპნის შექმნა). საპონიფიკაცია ტრიგლიცერიდის (ცხიმი) წყლის ფუძესთან, როგორიცაა ნატრიუმის ჰიდროქსიდი, ჰიდროლიზია. პროცესის დროს გლიცერინი წარმოიქმნება და ცხიმოვანი მჟავები ფუძესთან რეაგირებით მარილებს წარმოქმნიან. ამ მარილებს საპონს უწოდებენ და ხშირადგამოიყენება საშინაო მეურნეობაში.

ცოცხალ ორგანიზმებში, უმეტესწილად ბიოქიმიური რეაქციების (შეიცავს ATP ჰიდროლიზსაც) ფერმენტების კატალიზისას ხდება. ფერმენტების კატალიზური მოქმედება ცილების, ცხიმების, ზეთებისა და ნახშირწყლების ჰიდროლიზს მოიცავს. ამის მაგალითია პროტეაზა, ფერმენტი, რომელიც ცილებში პეპტიდური ბმების ჰიდროლიზის მეშვეობით მონელების ფუნქციას ასრულებს. უნდა აღინიშნოს, რომ პროტეაზები ყველა სახის ცილის ჰიდროლიზის კატალიზატორი არ არიან. მათი მოქმედება სტერეო-სელექციურია: მხოლოდ მესამეული სტრუქტურის მქონე ცილები ხდებიან სამიზნე.

ჰიდროლიზის მეშვეობით ამიდები კარბოქსილის მჟავად, ამინად და ამიაკად გარდაიქმნებიან. კარბოქსილის მჟავის ჟანგბადის ორი ჯგუფიდან ერთ-ერთი წყლის მოლეკულიდანაა მიღებული და ამინი (ან ამიაკი) წყალბადის იონს ინარჩუნებს. პეპტიდების ჰიდროლიზი ამინომჟავებს წარმოქმნის.

ბიბლიოგრაფია

• IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "Hydrolysis". doi:10.1351/goldbook.H02902IUPAC, Compendium of Chemical Terminology, 2nd ed. (the "Gold Book") (1997). Online corrected version: (2006–) "Solvolysis". doi:10.1351/goldbook.S05762
• Burgess, J. (1978). Metal ions in solution. New York: Ellis Horwood.
• Richens, D. T. (1997). The chemistry of aqua ions: synthesis, structure, and reactivity: a tour through the periodic table of the elements. Wiley. ISBN 0-471-97058-1.
• Baes, C.F.; Mesmer, R.E. The Hydrolysis of Cations, (1976), Wiley, New York
• Greenwood, Norman N.; Earnshaw, Alan (1997). Chemistry of the Elements (2nd ed.). Butterworth-Heinemann. p. 384. ISBN 978-0-08-037941-8.
• Гидролиз ацетата натрия — видеоопыт в Единой коллекции цифровых образовательных ресурсов