Հիդրոլիզ (< հուն, հիդրո—ջուր և λύόις—քայքայում, տրոհում), ջրատարրալուծում, իոնափոխանակման ռեակցիա ջրի և տարբեր նյութերի միջև։

Site of cleavage by beta-lactamase.jpg

Հիդրոլիզ կոչվում է ջրի և նյութերի այն փոխազդեցությունը, որի արդյունքում նյութի բաղադրիչ մասերը միանում են ջրի բաղադրիչ մասերի հետ:

Ընդհանուր ձևով հիդրոլիզ կարելի է պատկերել AB+HOHAH+BOH հավասարմամբ, որտեղ AB-ն հիդրոլիզվող նյութն է, AH-ն ու BOH-ը՝ hիդրոլիզի վերջնանյութերը։

Որպես հիդրոլիզի օրինակ կարող է ծառայել ֆոսֆորի(III) քլորիդի փոխազդեցությունը ջրի հետ: Այս փոխազդեցության արդյունքում առաջանում է ֆոսֆորային թթու և աղաթթու.

PCl3+3H2O=H3PO3+3HCl

Հիդրոլիզի կարող են ենթարկվել տարբեր դասերի նյութեր՝ հիմքեր, աղեր և այլն:

Աղերի հիդրոլիզը[1]Խմբագրել

Դիտարկենք աղերի հիդրոլիզը.

Թույլ թթվի և թույլ հիմքի մասնակցությամբ ընթացքող չեզոքացման ռեակցիաները մինչև վերջ չեն ընթանում: Սա նշանակում է, որ ինչ որ չափով ընթանում է նաև հակադարձ ռեակցիա(առաջացած աղի և ջրի փոխազդեցություն), որի արդյունքում առաջանում են հիմք և թթու: Սա էլ հենց իրենից ներկայացնում է աղերի հիդրոլիզը: Հիդրոլիզի ենթարկվում են այնպիսի աղեր, որոնք առաջացել են

  • ուժող թթվից և թույլ հիմքից
  • ուժեղ հիմքից և թույլ թթվից
  • թույլ թթվից և թույլ հիմքից

Այն աղերը, որոնք առաջացել են ուժող թթվից և ուժեղ հիմքից հիդրոլիզի չեն ենթարկվում:Այս դեպքում չեզոքացումը բնութագրվում է հետևյալ կիսառեակցիայով.

H++OH-=H2O

Իսկ հակառակ ռեակցիան՝ ջրի մոլեկուլի դիսոցումը իոնների, ընթանում է աննշան:

Դիտարկենք միավալենտ մետաղից և միահիմն թույլ թթվից առաջացած աղի հիդրոլիզը. Օրինակ վերցնենք նատրիումի ացետատը.

CH3COONa+H2OCH3COOH+NaOH, կամ էլ իոնամոլեկուլային ձևով՝ CH3COO-+H2OCH3COOH+OH-

Հավասարումը ցույց է տալիս, որ այս դեպքում հիդրոլիզի ենթարկվում է աղի անիոնը, ինչը ուղեկցվում է OH- իոններկ առաջացմամբ: Բայց քանի որ ջրի իոնային արտադրյալը՝ [H+][OH-], հաստատուն մեծություն է, ուրեմն OH- իոնների ավելացման հետ մեկտեղ, H+ իոնների կոնցենտրացիան նվազում է:Հետևաբար, այն աղերի լուծույթնրը, որոնք առաջացել են թույլ թթվից և ուժեղ հիմքից, ունեն հիմնային ռեակցիա: Նման կերպով, այն աղերի դեպքում, որոնք առաջացել են թույլ հիմքից և ուժեղ թթվից, հիդրոլիզի է ենթարկվում աղի կատիոնը, որի արդյունքւոմ առաջանում են H+ իոններ, օրինակ՝

NH4Cl+H2ONH4OH+HCl կամ NH4++H2ONH4OH+H+

H+ իոնների ավելացումը բերում է լուծույթում OH- իոնների կոնցենտրացիայի նվազման: Այսպիսով, այն աղերի ջրային լուծույթները, որոնք առաջացել են թույլ հիիմքից և ուժեղ թթվից, ունեն թթվային միջավայր:

Վերոնշյալ օրինակներում հիդրոլիզի ենթարկվում է լուծույթում գտնվող աղի ոչ ամբողջ քանակությունը, այլ նրա մի մասը: Այլ կերպ ասած լուծույթում հաստատվում է հավասարակշռություն աղի և նրա առաջացրած հիմքի և թթվի միջև: Նյութի մասնաբաժինը, որը ենթարկվում է հիդրոլիզի(հիդրոլիզի աստիճան), կախված է այդ հավասարակշռության հաստատունից, ինչպես նաև ջերմաստիճանից և աղի կոնցենտրացիայից:

Ենթադրենք հիդրոլիզի ռեակցիայի հավասարումն ունի հետևյալ տեսքը.

MA+H2OHA+MOH

Այս ռեակցիայի հավասարակշռության հաստատունն ունի հետևյալ տեսքը՝

Նոսր լուծույթներում ջրի կոնցենտրացիան իրենից ներկայացնում է հաստատուն մեծությւոն, նշանակելով հ, կստանանք՝

Kհ մեծությունը կոչվում է աղի հիդրոլիզի հաստատուն: Սրա արժեքը բնութագրում է աղի՝ հիդրոլիզի ենթարկվելու ունակությունը. որքան մեծ է Kհ, այնքան ավելի խորությամբ է տեղի ունենում հիդրոլիզը(միևնույն ջերմաստիճանի և ճնշման պայմաններում):

Այն աղերի դեպքում, որոնք առաջացել են թույլ թթվից և ուժեղ հիմքից, հիդրոլիզի հաստատունը կապված է թթվի դիսոցման հաստատունից(Kթթու) հետևյալ բանաձևով՝

(թթու)

Այս հավասարումը ցույց է տալիս, որ ինչքան մեծ է Kh, այնքան փոքր է K(թթու). Այլ կերպ ասած՝ որքան թույլ է թթուն, այնքան ավեի խորությամբ է ընթանում նրա առաջացրած աղերի հիդրոլիզը:

Այն աղերի համար, որոնք առաջացել են թույլ հիմքից և ուժեղ թթվից, նման հարաբերությամբ կապվում են հիդրոլիզի հաստատունը և հիմքի դիսոցման հաստատունը՝ Kհիմք:

(հիմք)

Այս պատճառով, որքան թույլ է հիմքը, այնքան ավելի խորությամբ է ընթանում նրա առաջացրած աղի հիդրոլիզը:

Թույլ թթվից և թույլ հիմքից առաջացած աղերի դեպքում հիդրոլիզի հաստատունը կապվում է հիմքի և թթվի դիսոցման հաստատունների հետ հետևյալ բանաձևով.

(թթու)*(հիմք)[1]

Աղերի hիդրոլիզի պրոցեսում հավասարակշռությունը ենթարկվում է զանգվածների ներգործության օրենքին։ Եթե հիդրոլիզի արդյունքում առաջանում է անլուծելի կամ հեշտ ցնդող նյութ, ապա ելային աղն ամբողջովին տրոհվում է։ Մնացած դեպքերում աղերի հիդրոլիզ ընթանում է էլ ավելի լրիվ, որքան որ թույլ է աղն առաջացնող համապատասխան թթուն կամ հիմքը։ Թույլ թթվից և ուժեղ հիմքից գոյացած աղի (օրինակ, KCN-ի) հիդրոլիզի դեպքում լուծույթը կունենա հիմնային ռեակցիա։ Դա բացատրվում է նրանով, որ թույլ թթվի անիոնը մասնակիորեն կապում է ջրի դիսոցմամբ առաջացած H+ իոնները, և լուծույթում մնում է OH- իոնների ավելցուկ՝ K++CN++HOHHCN+K++OH-։ Ուժեղ թթվից և թույլ հիմքից գոյացած աղի (օրինակ, NH4Cl) լուծույթն ունի թթվային ռեակցիա (NH4++Cl-+HOHNH4OH+H++Cl-)։ Եթե աղի կատիոնի (կամ անիոնի) լիցքը մեկից մեծ է, ապա հիդրոլիզը հաճախ բերում է թթու (կամ հիմնային) աղերի առաջացմանը՝ CuCl2Cu (OH)ClCu (OH)2։ Աղերի հիդրոլիզը քանակապես բնութագրող հիդրոլիզի աստիճանը (α) որոշվում է լուծույթում մոլեկուլների հիդրոլիզված մասի կոնցենտրացիայի և տվյալ աղի ընդհանուր կոնցենտրացիայի հարաբերությամբ։ Շատ դեպքերում α-ն մեծ չէ։ Այսպես, նատրիումի քացախատի՝ CH3COONa և ամոնիումի քացախատի՝ CH3COONH4 0, 1 մոլյարանոց լուծույթներում, 25 °C-ում α-ն համապատասխանաբար հավասար է 0,01% և 0,5%։ Ջերմաստիճանը բարձրացնելիս և լուծույթը նոսրացնելիս α-ն մեծանում է։ Հիդրոլիզով է պայմանավորված բուֆերային համակարգերի գոյությունը։ Այդպիսի լուծույթներն ունեն ֆիզիոլոգիական կարևոր նշանակություն, որովհետև H+ իոնների հաստատուն կոնցենտրացիան անհրաժեշտ է օրգանիզմի բնականոն կենսագործունեության համար։ Աղերի հիդրոլիզի հետ են կապված նաև երկրակեղևի երկրաբանական մի շարք փոփոխությունները, միներալների առաջացումը, բնական ջրի և հողի ձևավորումը:

ԾանոթագրություններԽմբագրել

  1. 1,0 1,1 Глинка Н.Л. (1977)։ Общая химия։ Ленинград: Издательство <<Химия>>։ էջեր 257–260 

Արտաքին հղումներԽմբագրել

Նատրիումի ացետատի հիդրոլիզ, տեսափորձ