Гидролиз
Гидро́лиз (гидро с греческого вода, а лизис — разрушение) — 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 играет большую роль в жизнедеятельности живых организмов. Он существенно влияет на геохимические процессы. Гидролиз широко используется в химической промышленности.
Механизм гидролиза[править]
Механизм гидролиза для разных типов соединений весьма различен. Так, гидролиз соединений, распадающихся в растворе на ионы, можно рассматривать как результат поляризационного взаимодействия ионов с их гидратной оболочкой. Характер и степень распада молекул гидратной оболочки зависят от природы катионов и анионов — чем сильнее поляризующее действие ионов, тем в большей степени протекает гидролиз.
В соответствии с последовательным усилением акцепторной способности катионов (увеличением их заряда и уменьшением размеров) возможны два случая:
- отсутствие заметного разложения молекул воды. Подобным образом ведут себя слабые акцепторы электронных пар — катионы щелочных и щелочно-земельных металлов.
- обратимое разложение молекул воды с образованием гидроксоаквакомплексов.
В зависимости от электронодонорной активности анионов возможны следующие случаи:
- отсутствие заметного разложения молекул воды: однозарядные анионы и прочие слабые доноры
- обратимое разложение молекул воды: доноры средней силы.
Суммарный эффект гидролиза определяется природой находящихся в растворе катионов и анионов.
1. Если соединение при ионизации в растворе образует катионы и анионы, которые слабо поляризуют гидратную оболочку, гидролиз практически не происходит и рН среды не изменяется.
Примеров нет, потому что нет гидролиза.
2. Если соединение при ионизации образует катионы, которые поляризуют молекулы гидратной оболочки, и анионы, слабо поляризующие их, то происходит гидролиз по катиону. При этом образуется кислая среда, например
Cu2+ + Н2О = CuOH+ + Н+
CuCl2 + Н2О = CuOHCl + HCl
3. Если соединение при растворении ионизируется на слабополяризующие катионы и среднеполяризующие анионы, то происходит гидролиз по аниону и в результате гидролиза создается щелочная среда, например.
CO32− + H2O = HCO3− + OH−
Na2CO3 + Н2О = NaHCO3 + NaOH
4. Если соединение при ионизации образует среднеполяризующие катионы и анионы, то происходит гидролиз и по катиону, и по аниону. При этом обычно наблюдается гидролиз с образованием малорастворимых слабых оснований и слабых кислот:
2Al3+ + 3S2− + 6Н2О = 2Al(OH)3(осадок) + ЗН2S(газ)
Al2S3 + 6H2O = 2Al(OH)3 + 3H2S
Большинство соединений неметаллов с неметаллами в воде необратимо гидролизируются на две кислоты.
Степень гидролиза[править]
Степень гидролиза — отношение количества гидролизованного вещества к общему количеству растворенного вещества. Максимальная, если гидролиз происходит и по катиону, и по аниону, тогда вообще соединение почти полностью гидролизируется.
Согласно принципу Ле Шателье степень гидролиза возрастает с разбавлением раствора (увеличением концентрации воды). Степень гидролиза возрастает также с повышением температуры.
Образование многоядерных комплексов при гидролизе[править]
Гидролиз сопровождается сложными процессами образования двух- и многоядерных комплексов, связующими мостиками которых могут быть О, ОН, NH2, NO2, SO4 и другие атомы и их группировки.
Как первую стадию катионной полимеризации в растворах можно рассматривать возникновение двухъядерных комплексов, образованных за счет объединения октаэдрических (тетраэдрических) комплексов по вершине, ребру или грани.
Число ОН-мостиков в димере зависит от прочности связи О-Н в координированной молекуле воды. Очевидно, чем выше заряд иона металла, тем прочнее связь М—О (М — обозначение катиона) и тем больше ослабляется связь О-Н в координированной молекуле воды. Это приводит к увеличению числа ОН-мостиков и увеличению степени гидролиза.
Следующей стадией полимеризации становится возникновение многоядерных комплексов, которые могут образовывать кольца и цепи, что типично для полимеров.
При определенных условиях (высокая температура или повышенный рН раствора) поликонденсация может приводить к переходу гидроксопроизводных (мостики — ОН-группы) в оксопроизводные (мостики — атомы О).
Ссылки[править]
- ГИДРОЛИЗ. Химик.ru. Проверено 5 октября 2011.