Hidrolīze ir ķīmiskas reakcijas veids, kas notiek starp ūdeni un citu savienojumu. Reakcijas laikā ķīmiskās saites tiek pārtrauktas abās molekulās, izraisot to sadalīšanos. Ūdens molekula sadalās, veidojot pozitīvi lādētus ūdeņraža (H+) un negatīvi lādētus hidroksīda (OH-) jonus, bet otra molekula sadalās divās vienkāršākās daļās, arī ar pozitīvu un negatīvu lādiņu. Katrai no šīm sekcijām pievienojas H+ un OH- joni. Šīs reakcijas notiek, kad daži jonu savienojumi, piemēram, noteiktas skābes, bāzes un sāļi, izšķīst ūdenī; viņi ir iesaistīti procesos, kas ir būtiski dzīvībai; tos izmanto dažos svarīgos rūpnieciskos procesos, piemēram, ziepju ražošanā; un tiem ir svarīga loma akmeņu ietekmēšanā.
Joniskie savienojumi
Jonu savienojumi var būt skābes, bāzes vai sāļi, kas ir savienojumi, kas rodas skābes un bāzes reakcijas rezultātā. Tie sastāv no pozitīvi lādētiem katjoniem un negatīvi lādētiem anjoniem. Kad tie tiek izšķīdināti ūdenī, tie sadalīsies katjonos un anjonos. Vāju skābju anjoni un vāju bāzu katjoni zināmā mērā reaģēs ar ūdeni, izraisot hidrolīzi.
Ja sāls ir spēcīgas skābes un vājas bāzes produkts, bāzes katjons hidrolizējas ūdenī. Piemēram, amonija hlorīds (NH4Cl) ir vājas bāzes – amonjaka (NH3) – un spēcīgas skābes – sālsskābes (HCl) sāls. Izšķīdinot ūdenī, tas sadalās katjonos un anjonos – attiecīgi NH4+ un Cl-. Tomēr katjons zināmā mērā reaģēs ar ūdeni, zaudējot ūdeņraža jonu:
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
Tā kā šī reakcija rada hidronija jonus (H3O+), iegūtais šķīdums ir skābs. Ja sāls ir spēcīgas bāzes un vājas skābes produkts, skābes anjoni reaģēs ar ūdeni, pieņemot ūdeņraža (H+) jonus, atstājot hidroksīda (OH-) jonus, kas veido sārmainu šķīdumu. Stipras skābes un stipras bāzes sāls nehidrolizēsies, jo skābes anjons un bāzes katjons nereaģē ar ūdeni.
dzīve
Daudzi dzīvībai būtiski procesi ir saistīti ar hidrolīzi. Piemērs ir adenozīna trifosfāta (ATP) molekulas enerģijas izdalīšanās. Šūnas izmanto šo savienojumu, lai uzglabātu enerģiju, kuru pēc tam var atbrīvot, kad tas ir nepieciešams. Molekulā ir trīs fosfātu (PO4-) grupas, taču tā var zaudēt vienu no šīm grupām, reaģējot ar ūdeni. Šī reakcija faktiski patērē nelielu daudzumu enerģijas, bet daudz vairāk tiek atbrīvota turpmākajās brīvās fosfātu grupas reakcijās.
Hidrolīzei ir arī būtiska loma pārtikas sadalīšanā viegli uzsūcamās uzturvielās. Lielākā daļa pārtikā esošo organisko savienojumu viegli nereaģē ar ūdeni, un parasti ir nepieciešams katalizators, lai šie procesi varētu notikt. Organiskos katalizatorus, kas palīdz reakcijās dzīvos organismos, sauc par fermentiem. Organismā fermenti, piemēram, lipāzes, ogļhidrāzes un proteāzes, katalizē reakcijas ar taukiem, ogļhidrātiem un olbaltumvielām ar ūdeni.
Viens no hidrolīzes piemēriem ir cietes sadalīšanās, ko katalizē enzīms amilāze. Ciete tiek sadalīta mazākās molekulās, kas sastāv no cukura, ko sauc par maltozi. Maltozi pēc tam enzīma maltāzes ietekmē var tālāk sadalīt glikozes molekulās. Katrā gadījumā šajā procesā piedalās ūdens, pats sadaloties un pievienojot hidroksilgrupu un ūdeņraža jonu jaunajām molekulām, kas veidojas katrā sarautās saites pusē.
Rūpniecība
Daudzām rūpnieciskām procedūrām ir jāhidrolizē dažādas vielas, lai radītu noderīgus produktus. Tomēr bieži vien šo procesu izejvielas nereaģē viegli ar ūdens molekulām, tāpēc reakcijas palīdz dažādi līdzekļi, piemēram, augsts spiediens, augsta temperatūra un katalizatori. Laboratorijas hidrolīzei parasti ir jāizmanto katalizators, kas parasti ir spēcīga skābe vai sārms.
Hidrolīzi ziepju ražošanā izmanto jau ilgu laiku. Šī procesa laikā, ko sauc par pārziepjošanu, tauki tiek hidrolizēti reakcijā ar ūdeni un spēcīgu sārmu, nātrija hidroksīdu. Reakcijā veidojas taukskābju sāļi, ko parasti sauc par ziepēm. Pārziepjošana dažkārt notiek vecās eļļas gleznās, kad taukskābes eļļas krāsā reaģē ar metāliem krāsas pigmentos. Tas var izraisīt baltas nogulsnes un kunkuļu veidošanos uz gleznu virsmas, lai gan nav zināms, kāpēc tas parādās tikai uz dažiem mākslas darbiem, bet ne uz citiem.
Laikapstākļi
Hidrolīze ir svarīgs process akmeņu atmosfēras ietekmēšanā. Dažādi silikātu minerāli, piemēram, laukšpats, tiek pakļauti lēnas hidrolīzes reakcijai ar ūdeni, veidojot mālu un dūņas, kā arī šķīstošus savienojumus. Šis process ir svarīgs augsnes veidošanā un svarīgāko minerālvielu nodrošināšanā augiem.