Химия көп көңүл бурууну жана бекем билимди талап кылган так илимдердин көбү сыяктуу эле мектеп окуучуларынын сүйүктүү сабагы болгон эмес. Бирок бекер, анткени анын жардамы менен адамдын айланасында жана ичинде болуп жаткан көптөгөн процесстерди түшүнүүгө болот. Мисалы, гидролиз реакциясын алалы: бир караганда ал химик илимпоздор үчүн гана маанилүү болуп көрүнөт, бирок чындыгында ансыз бир дагы организм толук иштей албайт. Келгиле, бул процесстин өзгөчөлүктөрүн, ошондой эле анын адамзат үчүн практикалык маанисин билели.
Гидролиз реакциясы: бул эмне?
Бул фраза суу менен анда эриген заттын ортосундагы жаңы кошулмалардын пайда болушу менен алмашуунун спецификалык реакциясы. Гидролизди суудагы солволиз деп да атаса болот.
Бул химиялык термин 2 грек сөзүнөн келип чыккан: "суу" жана "ажыратуу".
Гидролиз продуктылары
Каралып жаткан реакция H2O органикалык жана органикалык эмес заттар менен өз ара аракеттенгенде пайда болушу мүмкүн. Анын натыйжасы түздөн-түз суу менен байланышта болгон, ошондой эле же жокпу, көз карандыбул кошумча заттар-катализаторлор, температура жана басым өзгөргөнбү.
Мисалы, туздун гидролиз реакциясы кислоталардын жана щелочтордун пайда болушуна өбөлгө түзөт. Ал эми органикалык заттарга келгенде башка продукциялар алынат. Майлардын суудагы солволизиси глицерин жана жогорку май кислоталарынын пайда болушуна өбөлгө түзөт. Процесс белоктор менен жүрсө, натыйжада ар кандай аминокислоталар пайда болот. Углеводдор (полисахариддер) моносахариддерге ажырайт.
Адамдын организминде белоктор менен углеводдорду толук сиңире албагандыктан, гидролиз реакциясы аларды организм сиңире алган заттарга чейин "жөнөкөйлөтөт". Демек, суудагы солволиз ар бир биологиялык адамдын нормалдуу иштешинде маанилүү роль ойнойт.
Туз гидролиз
Гидролиз реакциясы деген эмне экенин билгенден кийин, анын органикалык эмес заттардагы, тактап айтканда, туздардагы жүрүшү менен таанышыңыз.
Бул процесстин өзгөчөлүгү бул кошулмалар суу менен өз ара аракеттенгенде туздун составындагы алсыз электролит иондору андан бөлүнүп H2O менен жаңы заттарды пайда кылат. Бул кислота же алсыз негиз, же экөө тең болушу мүмкүн. Мунун баарынын натыйжасында суунун диссоциациясынын тең салмактуулугунда жылыш пайда болот.
Кайрылуу жана кайтарылгыс гидролиз
Жогорудагы мисалда, акыркы гидролиз теңдемесинде бир эмес, эки жебени көрө аласыз, экөө тең ар башка багытты көрсөткөн. Бул эмнени билдирет? Бул белги гидролиз реакциясынын кайтуу экенин көрсөтүп турат. Иш жүзүндө булсуу менен өз ара аракеттенип, алынган зат бир эле учурда компоненттерге (жаңы кошулмалардын пайда болушуна мүмкүндүк берет) ыдырап гана тим болбостон, кайра пайда болоорун билдирет.
Бирок, ар бир гидролиз кайра кайтарылбайт, антпесе анын мааниси болбойт, анткени жаңы заттар туруксуз болмок.
Бул реакцияны кайтарылгыс кыла турган бир катар факторлор бар:
- Температура. Ал көтөрүлүп же төмөндөшүнө, жүрүп жаткан реакцияда тең салмактуулуктун кайсы тарапка жылышына жараша болот. Эгерде ал жогоруласа, эндотермикалык реакцияга жылыш болот. Тескерисинче, температура төмөндөсө, артыкчылык экзотермиялык реакция тарапта.
- Басым. Бул иондук гидролизге активдүү таасир этүүчү дагы бир термодинамикалык чоңдук. Эгерде ал көтөрүлсө, химиялык тең салмактуулук реакцияга карай жылат, ал газдардын жалпы санынын азайышы менен коштолот. Ал төмөндөп кетсе, тескерисинче.
- Реакцияга катышкан заттардын жогорку же төмөн концентрациясы, ошондой эле кошумча катализаторлордун болушу.
Туздуу эритмелердеги гидролиз реакцияларынын түрлөрү
Анион боюнча (терс заряддуу ион). Алсыз жана күчтүү негиздердеги кислота туздарынын суудагы солволизиси. Мындай реакция, өз ара аракеттенүүчү заттардын касиеттеринен улам кайра кайтарылат
- Катион боюнча (оң заряддуу ион). Күчтүү кислота менен алсыз негиздин тузунун гидролизи. Ал дагыкайра кайтарылуучу.
- Алсыз кислота менен алсыз негиздин тузунун реакциясы. Мындай процессти дээрлик кайра кайтарылгыс деп эсептесе болот, анткени бардык жаңы пайда болгон заттар реакция деп аталган аймактан чыгып, чөктүрөт же газга айланат.
- Эгерде негиз да, кислота туз да күчтүү болсо, мындай эритмеде суунун солволизиси болбойт.
Гидролиздин даражасы
Туздардагы гидролиздин өзгөчөлүктөрүн изилдөө менен анын даражасы сыяктуу кубулушка көңүл буруу керек. Бул сөз туздардын (H2O менен ажыроо реакциясына кирген) эритмедеги бул заттын жалпы суммасына болгон катышын билдирет.
Гидролизге катышкан кислота же негиз канчалык алсыз болсо, анын даражасы ошончолук жогору. Ал 0-100% чегинде өлчөнөт жана төмөнкү формула менен аныкталат.
N - гидролизге дуушар болгон заттын молекулаларынын саны, ал эми N0 алардын эритмедеги жалпы саны.
Көпчүлүк учурларда туздардагы суунун солволизинин даражасы төмөн. Мисалы, 1% натрий ацетатынын эритмесинде ал болгону 0,01% (20 градус температурада) болот.
Органикалык келип чыккан заттардагы гидролиз
Изилдеп жаткан процесс органикалык химиялык кошулмаларда да болушу мүмкүн.
Иш жүзүндө бардык тирүү организмдерде гидролиз энергия алмашуунун (катаболизм) бир бөлүгү катары жүрөт. Анын жардамы менен белоктор, майлар жана углеводдор оңой сиңүүчү заттарга бөлүнөт. Ошол эле учурда, көп учурда суу өзү сейрек болотсолволиз процессин баштоого жөндөмдүү болуп чыгат, ошондуктан организмдер катализатор катары ар кандай ферменттерди колдонууга туура келет.
Эгерде лабораторияда же өндүрүш чөйрөсүндө жаңы заттарды алууга багытталган органикалык заттар менен химиялык реакция жөнүндө сөз болсо, анда аны тездетүү жана жакшыртуу үчүн эритмеге күчтүү кислоталар же щелочтор кошулат.
Триглицериддердеги гидролиз (триацилглицеролдор)
Айтуу кыйын болгон бул термин май кислоталарына тиешелүү, аларды көбүбүз май деп билебиз.
Алар жаныбардан да, өсүмдүктөн да келет. Бирок, суунун мындай заттарды эрите албастыгын ар ким билет, майлардын гидролизи кандай болот?
Каралып жаткан реакция майлардын сабындалышы деп аталат. Бул щелочтуу же кислоталуу чөйрөдө ферменттердин таасири астында триацилглицеролдун суудагы солволизиси. Ага жараша щелочтук жана кислоталык гидролиз чыгат.
Биринчи учурда реакциянын натыйжасында жогорку май кислоталарынын туздары (бардыгына самын катары жакшыраак белгилүү) пайда болот. Ошентип, NaOH-дан кадимки катуу самын, КОНдон суюк самын алынат. Ошентип, триглицериддердеги щелочтуу гидролиз жуугуч заттарды пайда кылуу процесси болуп саналат. Бул өсүмдүк жана жаныбарлардан алынган майлар менен эркин жүргүзүлүшү мүмкүн экенин белгилей кетүү керек.
Самындын катуу сууда жакшы жуулбай, туздуу сууда таптакыр көбүрбөй калышынын себеби каралып жаткан реакция. Кептин баары кыйын деп аталатН2О, курамында ашыкча кальций жана магний иондору бар. Ал эми самын сууга түшкөндө кайрадан гидролизге өтүп, натрий иондоруна жана углеводород калдыктарына ажырайт. Бул заттардын сууда өз ара аракеттенүүсүнүн натыйжасында ак үлүшкө окшош эрибеген туздар пайда болот. Мунун алдын алуу үчүн сууга аш содасы катары белгилүү болгон натрий бикарбонаты NaHCO3 кошулат. Бул зат эритменин щелочтуулугун жогорулатат жана ошону менен самынга өз функцияларын аткарууга жардам берет. Айтмакчы, мындай кыйынчылыктарды болтурбоо үчүн азыркы өнөр жайда синтетикалык жуугучтар башка заттардан, мисалы, жогорку спирттердин жана күкүрт кислотасынын эфирлеринин туздарынан жасалат. Алардын молекулаларында он экиден он төрткө чейин көмүртек атомдору бар, ошондуктан алар туздуу же катуу сууда касиеттерин жоготпойт.
Эгер реакция жүрүп жаткан чөйрө кислоталуу болсо, бул процесс триацилглицериндердин кислота гидролизи деп аталат. Мында белгилүү бир кислотанын таасири астында заттар глицерин жана карбон кислоталарына айланат.
Майлардын гидролизинин дагы бир варианты бар – триацилглицеролдорду гидрогенизациялоо. Бул процесс тазалоонун кээ бир түрлөрүндө колдонулат, мисалы, этилендеги ацетилендин издерин же ар кандай системалардагы кычкылтек аралашмаларын жок кылуу.
Углеводдордун гидролизи
Каралып жаткан заттар адамдын жана жаныбарлардын тамак-ашынын эң маанилүү компоненттеринин бири. Бирок сахароза, лактоза, мальтоза, крахмал жана гликоген таза түрүндө организм сиңире албайт. Ошондуктан, дал ушул сыяктуумайлар, бул углеводдор гидролиз реакциясы аркылуу сиңирүүчү элементтерге бөлүнөт.
Ошондой эле көмүртектердин сууда эритүү процесси өнөр жайда активдүү колдонулат. Крахмалдан H2O менен каралган реакциянын натыйжасында дээрлик бардык таттуулардын курамына кирген глюкоза жана патока алынат.
Өнөр жайда көптөгөн пайдалуу заттарды жана буюмдарды өндүрүү үчүн активдүү колдонулган дагы бир полисахарид бул целлюлоза. Андан техникалык глицерин, этиленгликоль, тоют ачыткысы, сорбит жана белгилүү этил спирти алынат.
Целлюлозанын гидролизи жогорку температуранын узакка созулган таасири жана минералдык кислоталардын болушу менен болот. Бул реакциянын акыркы продуктусу, крахмалдагыдай, глюкоза. Бул полисахарид минералдык кислоталарга туруктуу болгондуктан, целлюлозанын гидролизи крахмалга караганда кыйыныраак экенин эстен чыгарбоо керек. Бирок, целлюлоза бардык жогорку өсүмдүктөрдүн клетка мембранасынын негизги компоненти болгондуктан, аны камтыган чийки зат крахмалга караганда арзаныраак. Ошол эле учурда, целлюлоза глюкозасы техникалык муктаждыктар үчүн көбүрөөк колдонулат, ал эми крахмалдын гидролизинин продуктусу тамактануу үчүн жакшыраак деп эсептелет.
Белоктун гидролизи
Белоктар бардык тирүү организмдердин клеткалары үчүн негизги курулуш материалы болуп саналат. Алар көптөгөн аминокислоталардан турат жана организмдин нормалдуу иштеши үчүн абдан маанилүү продукт болуп саналат. Бирок, жогорку молекулярдык салмаккошулмалар, алар начар жутулушу мүмкүн. Бул тапшырманы жөнөкөйлөтүү үчүн алар гидролизден өткөрүлөт.
Башка органикалык заттардагыдай эле, бул реакция белокторду организмге оңой сиңирүүчү төмөнкү молекулалуу азыктарга ажыратат.
