Πλήρης Υδρόλυση

Η πλήρης υδρόλυση αναφέρεται συνήθως 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 πυρηνόφιλης υποκατάστασης» με την προσθήκη μορίων νερού ή Η2Ο. Η βιολογική υδρόλυση είναι μια διάσπαση βιομορίου όπου ένα μόριο νερού διασπά ένα μεγαλύτερο μόριο σε μικρότερα θραύσματα.

Η σακχαροποίηση συμβαίνει όταν οι υδατάνθρακες υδρολύονται και διασπώνται σε μεμονωμένα μόρια σακχάρου. Εδώ θα μιλήσουμε για την εισαγωγή στην πλήρη υδρόλυση.

Εισαγωγή στην Υδρόλυση

Η υδρόλυση είναι μια χημική αντίδραση που περιλαμβάνει όταν οι ενώσεις αλληλεπιδρούν με το νερό, με αποτέλεσμα την αποικοδόμηση τόσο του υλικού όσο και του νερού. Οι αντιδράσεις υδρόλυσης μπορούν να συμβούν με άλατα, υδατάνθρακες, πρωτεΐνες, λιπίδια και άλλες ουσίες. 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.

Η ενυδάτωση είναι μια επιλογή διαδικασίας κατά την οποία το νερό ενώνεται με ένα μόριο χωρίς να το αποσυντίθεται. Η ενυδάτωση παράγει Αιθανόλη, Γλυκόλες όπως Προπυλενογλυκόλη και Αιθυλενογλυκόλη και Προπυλενοξείδιο. Η υδρόλυση των πρόδρομων ουσιών λαμβάνει χώρα στις πρώιμες φάσεις της αντίδρασης. Επηρεάζεται ουσιαστικά από την αναλογία OH-/Si. Ως αποτέλεσμα, ο ρόλος του ιόντος υδροξειδίου στην παραγωγή ζεόλιθου είναι ένα κρίσιμο στοιχείο που πρέπει να ληφθεί υπόψη.

Τι είναι η πλήρης υδρόλυση;

Εάν κατά κάποιο τρόπο το κατιόν ή το ανιόν και τα νερά είναι πιο ουσιαστικά από τα συζυγή ζεύγη, το Β+ φαίνεται να είναι πιο όξινο από το αντίστοιχο ιόν υδρονίου. Το νερό είναι πολύ πιο απαραίτητο από το συζευγμένο BOH.

Το A– είναι πιο θεμελιώδες από το αντίστοιχο ιόν υδροξειδίου, ενώ το νερό είναι πιο όξινο από το συζυγές HA.

Τύποι υδρόλυσης 

Κάθε φορά που ένα άλας ενός όξινου διαλύματος ή μιας ασθενούς βάσης αναμιγνύεται με νερό, εμφανίζεται ένας τυπικός τύπος υδρόλυσης. Η υδρόλυση έχει να κάνει με τις μεταβολικές δραστηριότητες και την αποθήκευση. Όλα τα ζωντανά κύτταρα απαιτούν σταθερή παροχή ενέργειας για δύο κύριες λειτουργίες:παραγωγή μικρομορίων και μακρομορίων και μεταφορά θρεπτικών ουσιών ιοντικών ειδών μέσω των κυτταρικών μεμβρανών.

Το νερό ιονίζεται αυθόρμητα σε ανιόντα υδροξειδίου και κατιόντα υδρονίου. Το αλάτι επίσης διασπάται στα συστατικά του ανιόντα και κατιόντα. Η υδρόλυση αμιδίων ή εστέρων είναι ένα παράδειγμα υδρόλυσης που καταλύεται με βάση οξέος. Η υδρόλυση τους συμβαίνει όταν ένα πυρηνόφιλο χτυπά τον άνθρακα της καρβονυλικής ομάδας του εστέρα ή του αμιδίου.

Χρήσεις υδρόλυσης 

Πρώτα και κύρια, η υδρόλυση χρησιμοποιείται για εμπορικούς σκοπούς, όπως στην παραγωγή σαπουνιού. Όταν ένα τριγλυκερίδιο, γνωστό ως λίπος, υδρολύεται με νερό και μια βάση, λαμβάνει χώρα η αντίδραση σαπωνοποίησης, συνήθως NaOH, ή υδροξείδιο του καλίου, υδροξείδιο του νατρίου, ΚΟΗ. Η γλυκερόλη και τα άλατα σχηματίζονται όταν τα λιπαρά οξέα ενώνονται με τη βάση, η οποία γίνεται σαπούνι.

Ακολουθούν ορισμένα παραδείγματα και χρήση της υδρόλυσης στη χημεία – 

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

Οξύ-βάση:Μια άλλη μορφή αντίδρασης υδρόλυσης είναι η υδρόλυση που καταλύεται με βάση οξέος. Η υδρόλυση είναι ένα από τα παραδείγματα αμιδίων.

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

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.

Ποιοι είναι οι Παράγοντες Υδρόλυσης;

Υπάρχουν δύο διαφορετικοί τρόποι με τους οποίους μπορεί να επιτευχθεί όξινη υδρόλυση. Αυτές περιλαμβάνουν επεξεργασίες υψηλής θερμοκρασίας και αραιού οξέος με γρήγορες διάρκειες αντίδρασης και διαδικασίες συμπυκνωμένου οξέος σε χαμηλή θερμοκρασία. Η κύρια πρόκληση με την όξινη υδρόλυση είναι η εξουδετέρωση των οξέων πριν από τον κατακερματισμό.

Μαζί με αυτό, μια άλλη σημαντική πρόκληση είναι οι τεράστιες ποσότητες απορριμμάτων που παράγονται. Αν και ανόργανα οξέα όπως το νιτρικό οξύ (HNO3), το τριφθοροξικό οξύ (TFA), το υδροχλωρικό οξύ (HCl) και το φωσφορικό οξύ (H3PO4) έχουν χρησιμοποιηθεί στην υδρόλυση οξέος, το θειικό οξύ (H2SO4) είναι το πιο συχνά χρησιμοποιούμενο σε οποιαδήποτε όξινη υδρόλυση μέθοδος.

Η υδρόλυση αραιού οξέος χρησιμοποιείται συνήθως για την «υδρόλυση ημικυτταρίνης» και επίσης ως τεχνική προεπεξεργασίας κυτταρίνης για την ενίσχυση της προσβασιμότητας των ενζύμων. Τα πολυμερή υδατανθράκων μπορούν να υδρολυθούν με αραιό οξύ σε δύο στάδια. Το πρώτο από τα οποία εμφανίζεται σε χαμηλή θερμοκρασία, βελτιστοποιώντας τον μετασχηματισμό της ημικυτταρίνης καθώς τα στοιχεία βιομάζας της ημικυτταρίνης αποπολυμερίζονται σε χαμηλότερες θερμοκρασίες από τα συστατικά της κυτταρίνης λόγω δομικών παραλλαγών. Συγκριτικά, το δεύτερο βήμα περιλαμβάνει τη μετατροπή της κυτταρίνης σε γλυκόζη σε υψηλές θερμοκρασίες που κυμαίνονται από 230 °C έως 240 °C.

Προκλήσεις της όξινης υδρόλυσης 

Οι κύριες προκλήσεις της όξινης υδρόλυσης της κυτταρίνης περιλαμβάνουν συνθήκες υψηλής θερμοκρασίας και υψηλή πιθανότητα σχηματισμού αναστολέα κατά την οξείδωση του σακχάρου. Οι πιο συνηθισμένες συγκεντρώσεις H2SO4 και οι θερμοκρασίες «υδρόλυσης αραιού οξέος» που χρησιμοποιούνται κυμαίνονται από 0,5 τοις εκατό έως 1,0 τοις εκατό και 120-160 °C, αντίστοιχα. Η υδρόλυση συμπυκνωμένου οξέος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον αποπολυμερισμό τόσο της ημικυτταρίνης όσο και της κυτταρίνης. Στην υδρόλυση συμπυκνωμένου οξέος, μπορεί να χρησιμοποιηθεί αραιό οξύ, H2SO4, HCl ή TFA σε συγκεντρώσεις που κυμαίνονται από 41 τοις εκατό HCl έως 100 τοις εκατό TFA. Για την υδρόλυση LCB, το συμπυκνωμένο H2SO4 είναι συνήθως συγκέντρωση 70–90%.

Εξαίρεση υδροφθορικού οξέος

Αν και το Υδροφθόριο τείνει να απορροφάται ελεύθερα στο νερό, το «υδροφθορικό οξύ» είναι ένα ασθενές οξύ σε ισχύ σε 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 

Με αυτό, φτάνουμε στο τέλος της εισαγωγής του θέματος στην πλήρη υδρόλυση. 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 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. Δεδομένου ότι τα μοναχικά ζεύγη είναι πιο εμφανή, δεν έχουν τόση συγκέντρωση αρνητικά φορτισμένη για να προσελκύσει ποτέ το υδρογόνο. Ελπίζουμε ότι αυτό σας βοήθησε να κατανοήσετε καλύτερα την Πλήρη Υδρόλυση.