Гидролиз

Гидро́лиз (от др.-греч. ὕδωρ — вода и λύσις — разложение) — один из видов химических реакций сольволиза, где при взаимодействии веществ с водой происходит разложение исходного вещества с образованием новых соединений. Механизм гидролиза соединений различных классов: соли, углеводы, белки, сложные эфиры, жиры и др. имеет существенные различия.

Гидролиз солей

Гидролиз солей — разновидность реакций гидролиза, обусловленного протеканием реакций ионного обмена в растворах (преимущественно, водных) растворимых солей-электролитов. Движущей силой процесса является взаимодействие ионов с водой, приводящее к образованию слабого электролита в ионном или (реже) молекулярном виде («связывание ионов»).

Различают обратимый и необратимый гидролиз солей:

• 1. Гидролиз соли слабой кислоты и сильного основания (гидролиз по аниону):

CO₃²⁻ + H₂O = HCO₃⁻ + OH⁻
Na₂CO₃ + Н₂О = NaHCO₃ + NaOH
(раствор имеет слабощелочную среду, реакция протекает обратимо, гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени)

• 2. Гидролиз соли сильной кислоты и слабого основания (гидролиз по катиону):

Cu²⁺ + Н₂О = CuOH⁺ + Н⁺
CuCl₂ + Н₂О = CuOHCl + HCl
(раствор имеет слабокислую среду, реакция протекает обратимо, гидролиз по второй ступени протекает в ничтожной степени)

• 3. Гидролиз соли слабой кислоты и слабого основания:

2Al³⁺ + 3S²⁻ + 6Н₂О = 2Al(OH)₃(осадок) + ЗН₂S(газ)
Al₂S₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S
(равновесие смещено в сторону продуктов, гидролиз протекает практически полностью, так как оба продукта реакции уходят из зоны реакции в виде осадка или газа).

Соль сильной кислоты и сильного основания не подвергается гидролизу, и раствор нейтрален. См. также Электролитическая диссоциация.

Степень гидролиза

Под степенью гидролиза подразумевается отношение части соли, подвергающейся гидролизу, к общей концентрации её ионов в растворе. Обозначается α (или h_гидр);
α = (c_гидр/c_общ)·100 %
где c_гидр — число молей гидролизованной соли, c_общ — общее число молей растворённой соли.
Степень гидролиза соли тем выше, чем слабее кислота или основание, её образующие.

Является количественной характеристикой гидролиза.

Константа гидролиза

Константа гидролиза — константа равновесия гидролитической реакции.

Выведем уравнение константы гидролиза соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием:

$NaNO_2 + H_2O \rightleftharpoons HNO_2 + NaOH$

$NO_2^- + H_2O \rightleftharpoons HNO_2 + OH^-$

Уравнение константы равновесия для данной реакции будет иметь вид:

$\frac{[OH^-][HNO_2]}{[NO_2^-][H_2O]}=K$    или    $\frac{[OH^-][HNO_2]}{[NO_2^-]}=K[H_2O]$

Так как концентрация молекул воды в растворе постоянна, то произведение двух постоянных $~K[H_2O]$ можно заменить одной новой — константой гидролиза:

$\frac{[OH^-][HNO_2]}{[NO_2^-]}=K[H_2O]=K_\Gamma$

Численное значение константы гидролиза получим, используя ионное произведение воды $~K_{H_2O}$ и константу диссоциации азотистой кислоты $~K_{HNO_2}$:

$[H^+][OH^-]=K_{H_2O}$

$[OH^-]=K_{H_2O}/[H^+]$

подставим в уравнение константы гидролиза равна:

$\frac{K_{H_2O}[HNO_2]}{[H^+][NO_2^-]}=\frac{K_{H_2O}}{K_{HNO_2}}=K_\Gamma$

В общем случае для соли, образованной слабой кислотой и сильным основанием:

$K_\Gamma=\frac{K_{H_2O}}{K_a}$, где $K_a$ — константа диссоциации слабой кислоты, образующейся при гидролизе

для соли, образованной сильной кислотой и слабым основанием:

$K_\Gamma=\frac{K_{H_2O}}{K_b}$, где $K_b$ — константа диссоциации слабого основания, образующегося при гидролизе

для соли, образованной слабой кислотой и слабым основанием:

$K_\Gamma=\frac{K_{H_2O}}{K_aK_b}$

Гидролиз органических веществ

Живые организмы осуществляют гидролиз различных органических веществ в ходе реакций катаболизма при участии ферментов. Например,в ходе гидролиза при участии пищеварительных ферментов белки расщепляются на аминокислоты, жиры — на глицерин и жирные кислоты, полисахариды (например, крахмал и целлюлоза) — на моносахариды (например, на глюкозу), нуклеиновые кислоты — на свободные нуклеотиды.

При гидролизе жиров в присутствии щёлочей получают мыло; гидролиз жиров в присутствии катализаторов применяется для получения глицерина и жирных кислот. Гидролизом древесины получают этанол, а продукты гидролиза торфа находят применение в производстве кормовых дрожжей, воска, удобрений и др.

См. также

• Инверсия
• Гидролизное производство