Τι είναι η Υδρόλυση

Η αντίδραση μιας οργανικής ένωσης με νερό για τη δημιουργία δύο ή περισσότερων νέων ουσιών είναι γνωστή ως υδρόλυση. Συνήθως αναφέρεται στο σπάσιμο των χημικών δεσμών με την προσθήκη νερού. Η όξινη υδρόλυση είναι μια διαδικασία στη χημεία. Το απρωτικό οξύ χρησιμοποιείται για να καταλύσει τη διάσπαση ενός χημικού δεσμού μέσω μιας «αντίδρασης αντικατάστασης πυρηνόφιλου» με την προσθήκη μορίων νερού ή Η2Ο. Όταν ένα άλας ασθενούς βάσης ή ασθενούς οξέος διαλύεται στο νερό, εμφανίζεται μια κοινή μορφή υδρόλυσης.

Αυτό το άρθρο θα καλύψει τη βασική έννοια της υδρόλυσης, τις φυσικές ιδιότητες των υδραλογονιδίων και τη σημασία της υδρόλυσης. Υπάρχουν διάφορες φυσικές ιδιότητες των υδραλογονιδίων που θα ανακαλύψουν την οξύτητα και την κατασκευή της ιδιότητας.

Τι είναι η υδρόλυση στη χημεία;

Η αντίδραση μιας οργανικής ένωσης με νερό για τη δημιουργία δύο ή περισσότερων νέων ουσιών είναι γνωστή ως υδρόλυση. Συνήθως αναφέρεται στο σπάσιμο του ομοιοπολικού δεσμού παρουσία νερού. Η υδρόλυση μπορεί να θεωρηθεί ως το αντίστροφο μιας αντίδρασης συμπύκνωσης, στην οποία δύο μόρια συνδυάζονται για να σχηματίσουν ένα μεγαλύτερο, εκτοξεύοντας ένα μόριο νερού. Έτσι, η υδρόλυση παρέχει το νερό για διάσπαση, ενώ η συμπύκνωση εξαλείφει τη συσσώρευση νερού. Η ενυδάτωση είναι μια διαδικασία κατά την οποία το νερό ενώνεται με ένα μόριο χωρίς να το αποσυντίθεται. Αυτές οι τεχνικές παράγουν αιθανόλη, γλυκόλες όπως προπυλενογλυκόλη και αιθυλενογλυκόλη και προπυλενοξείδιο.

Η αλληλεπίδραση του νερού με έναν «εστέρα ενός καρβοξυλικού οξέος» μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να δείξει υδρόλυση που περιλαμβάνει οργανικά μόρια. Όλοι αυτοί οι εστέρες έχουν τον γενικό τύπο RCO-OR′, όπου τα R και R′ ενώνουν ομάδες.

Η δημιουργία ενός ομοιοπολικού δεσμού μεταξύ του «ατόμου οξυγόνου του μορίου του νερού και του ατόμου άνθρακα του εστέρα» είναι το πιο αργό στάδιο στη διαδικασία της υδρόλυσης. Ο σύνδεσμος άνθρακα-οξυγόνου του εστέρα διακόπτεται στα επόμενα βήματα και ιόντα υδρογόνου απελευθερώνονται από το μητρικό μόριο νερού και ενώνονται με το νεογέννητο μόριο αλκοόλης.

Χρήση υδρόλυσης

Η πρώτη εμπορική χρήση της υδρόλυσης ήταν στην παραγωγή σαπουνιού. Όταν ένα τριγλυκερίδιο, γνωστό ως λίπος, υδρολύεται με νερό και μια βάση, εμφανίζεται η αντίδραση σαπωνοποίησης. Η γλυκερόλη και τα άλατα σχηματίζονται όταν τα λιπαρά οξέα ενώνονται με τη βάση, η οποία γίνεται σαπούνι.

Μερικά παραδείγματα και χρήση της υδρόλυσης στη χημεία είναι:

Ζάχαρη:Σκαρφοποίηση ονομάζεται η υδρόλυση της ζάχαρης. Σε αυτό, η σακχαρόζη υδρολύεται για να απελευθερώσει την κεντρική της γλυκόζη, τα σάκχαρα και τη φρουκτόζη.

Αλάτι:Μια αντίδραση υδρόλυσης είναι η διάλυση άλατος ενός ήπιου οξέος και βάσης στο νερό. Ισχυρά οξέα μπορούν επίσης να υδρολυθούν. Όταν το θειικό οξύ διαλύεται στο νερό, παράγει όξινο θειικό άλας και υδρόνιο.

Οξινοβάση:Μια άλλη μορφή αντίδρασης υδρόλυσης είναι η υδρόλυση που καταλύεται με βάση οξέος.

Καταλυόμενη υδρόλυση:Η υδρόλυση τυπικά καταλύεται από ένζυμα σε βιολογικά συστήματα. Η υδρόλυση της κυτταρικής ενέργειας τριφωσφορικής αδενοσίνης, ή ATP, είναι ένα καλό παράδειγμα. Η καταλυόμενη υδρόλυση χρησιμοποιείται επίσης για την πέψη υδατανθράκων, πρωτεϊνών και λίπους.

Φυσικές ιδιότητες και δομή υδραλογονιδίων

Σε θερμοκρασία δωματίου, τα «αλογονίδια υδρογόνου» είναι άχρωμα αέρια που εκπέμπουν ατμούς στον υγρό αέρα. Σε μια φωτεινή μέρα, το υδροφθόριο έχει ένα ασυνήθιστα υψηλό σημείο βρασμού για τη μάζα του μορίου, 293 K ή 20 °C, και θα μπορούσε να εξατμιστεί σε ένα υγρό. Επειδή παράγει δεσμούς υδρογόνου, το σημείο βρασμού του υδροφθορίου είναι πιο σημαντικό από όσο νομίζετε.

Το φθόριο φαίνεται να είναι το πιο ηλεκτραρνητικό στοιχείο και η σύνδεσή του με το υδρογόνο είναι εξαιρετικά πολική. Το άτομο υδρογόνου έχει πολλά θετικά φορτία (+), ενώ το φθόριο έχει πολλά αρνητικά φορτία (-).

Επιπλέον, κάθε άτομο φθορίου έχει τρία μοναχικά ζεύγη ηλεκτρονίων με υψηλή ενέργεια. Τα εξωτερικά ηλεκτρόνια του φθορίου βρίσκονται όλα στο 2-επίπεδο, καθώς και τα μοναχικά ζεύγη είναι μικρές, πολύ φορτισμένες περιοχές του χώρου. Αναπτύσσονται δεσμοί υδρογόνου μεταξύ του υδρογόνου + πάνω από ένα μόριο HF και ενός ζεύγους ηλεκτρονίων στο φθόριο.

Η οξύτητα των υδραλογονιδίων

Το υδροχλώριο ως οξύ:Θα χρησιμοποιήσουμε τον ορισμό Bronsted-Lowry του οξέος σαν δότης πρωτονίων. Το υδροχλώριο φαίνεται να είναι οξύ αφού παρέχει πρωτόνια ή ιόντα υδρογόνου σε άλλες ουσίες. Θα επικεντρωθεί στην απόκρισή του στο νερό. Το υδροχλώριο είναι ιδιαίτερα διαλυτό στο νερό και αντιδρά σχηματίζοντας υδροχλωρικό οξύ. Οι τυπικοί ατμοί υδροχλωρίου στον υγρό αέρα δημιουργούνται με ανάμιξη με υδρατμούς στον αέρα για να σχηματιστεί μια ομίχλη αραιού υδροχλωρικού οξέος. Το υδροχλώριο παρέχει ένα πρωτόνιο σε κάθε μεμονωμένο ζεύγος ηλεκτρονίων σε ένα μόριο νερού.

Εξαίρεση του υδροφθορικού οξέος:Παρόλο που το υδροφθόριο απορροφάται ελεύθερα στο νερό, το «υδροφθορικό οξύ» είναι ένα ασθενές οξύ, συγκρίσιμο σε ισχύ με οργανικά οξέα όπως το μεθανοϊκό οξύ. Προηγουμένως, ο λόγος για αυτό προσφερόταν συχνά ως ο ισχυρός δεσμός H-F, ο οποίος έπρεπε να καταστραφεί όταν το υδροφθόριο σχημάτιζε ιόντα.

Συμπέρασμα

Οι χημικές αλλαγές που συμβαίνουν σε ένα υδατικό διάλυμα του άλατος-οξικού νατρίου μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την απεικόνιση της υδρόλυσης ιοντικής ένωσης. Τα ιοντικά συστατικά του άλατος διαχωρίζονται σε ένα διάλυμα. τα μόρια του νερού αλληλεπιδρούν με τα οξικά ιόντα για να δημιουργήσουν ιόντα υδροξειδίου και οξικό οξύ. Τα άλλα υδραλογονίδια δεν σχηματίζουν δεσμούς υδρογόνου. Επειδή τα άλλα αλογόνα είναι λιγότερο ηλεκτραρνητικά από το φθόριο, οι συνδέσεις στο HX είναι πολύ λιγότερο πολικές. Επιπλέον, τα μοναχικά τους ζευγάρια έχουν πιο σημαντικά επίπεδα ενέργειας. Δεδομένου ότι τα μοναχικά ζεύγη είναι πιο εμφανή, δεν έχουν τόσο συγκεντρωμένο αρνητικό φορτίο για να προσελκύεται ποτέ το υδρογόνο.