- En què consisteix la hidròlisi?
- Exemples de reaccions d'hidròlisi
- - ATP
- reaccions acoblades
- - Aigua
- - Proteïnes
- - Amides i èsters
- - Àcid-base
- Addició d'una sal bàsica
- Addició d'una sal àcida
- Addició d'una sal neutra
- referències
La hidròlisi és una reacció química que pot donar-se en molècules o ions tant inorgànics com orgànics, i que involucra la participació d'l'aigua per al trencament dels seus enllaços. El seu nom s'origina de el grec, 'hidro' d'aigua, i 'lisi' de ruptura.
La molècula d'aigua, H 2 O, estableix un equilibri amb els ions de sals d'àcids i bases febles, apareixent per primera vegada aquest concepte en estudis generals de la química i en química analítica. És doncs, una de les reaccions químiques més simples.
Equació general per a una reacció d'hidròlisi. Font: Gabriel Bolívar.
En diversos exemples d'hidròlisi l'aigua per si sola és incapaç de trencar un determinat enllaç covalent. Quan això passa, el procés s'accelera o catalitza mitjançant l'acidificació o alcalinització de l'mig; és a dir, en presència d'ions H 3 O + o OH -, respectivament. Així mateix, hi ha enzims que catalitzen les hidròlisi.
La hidròlisi ocupa un lloc especial pel que fa a les biomolècules, ja que els enllaços que mantenen units els seus monòmers són susceptibles a hidrolitzar sota certes condicions. Per exemple, els sucres s'hidrolitzen per descompondre els polisacàrids en els seus monosacàrids constituents gràcies a l'acció dels enzims glucosidases.
En què consisteix la hidròlisi?
La imatge superior explica en què consisteix la hidròlisi. Cal notar que no només la molècula o substrat (si intervenen enzims) trenca el seu enllaç, sinó també l'aigua mateixa, la qual es "fractura" en H + i OH -, on H + acaba amb A, i OH - amb B. AB reacciona doncs amb una molècula d'aigua originant dos productes, AH i B-OH.
La hidròlisi per tant és la reacció contrària a la condensació. A la condensació dos productes, a dir AH i B-OH, s'uneixen mitjançant l'alliberament d'una molècula petita: l'aigua. En la hidròlisi una molècula es consumeix, mentre que a la condensació aquesta s'allibera o produeix.
Tornant a l'exemple dels sucres, suposem que AB correspon a un dímer de sacarosa, on A representa la glucosa, i B la fructosa. L'enllaç AB, glicosídic, pot hidrolitzar per originar els dos monosacàrids per separat i en dissolució, i el mateix li passa als oligo i polisacàrids si intervenen enzims en aquestes reaccions.
Cal notar que en aquesta reacció, la de AB, la fletxa té només una adreça; és a dir, és una hidròlisi irreversible. No obstant això, moltes hidròlisi són de fet reaccions reversibles que arriben a un equilibri.
Exemples de reaccions d'hidròlisi
- ATP
L'ATP és estable entre valors de pH de 6,8 i 7,4. No obstant això, a valors de pH extrems s'hidrolitza espontàniament. En els éssers vius la hidròlisi és catalitzada per enzims coneguts com ATPases:
ATP + H 2 O => ADP + Pi
Aquesta reacció és fortament exergónica, ja que l'entropia de l'ADP és més gran que la de l'ATP. La variació de l'energia lliure de Gibbs (ΔGº) és - 30,5 kJ / mol. L'energia produïda per la hidròlisi de l'ATP s'utilitza en nombroses reaccions endergòniques.
reaccions acoblades
En alguns casos, es fa servir la hidròlisi de l'ATP per a la conversió d'un compost (A) en un compost (B).
A + ATP + H 2 O <=> B + ADP + Pi + H +
- Aigua
Dues molècules d'aigua poden reaccionar entre si en una aparent hidròlisi:
H 2 O + H 2 O <=> H 3 O + + OH -
És com si una d'aquestes molècules d'aigua es fracturés en H + i OH -, anant a enllaçar l'H + a l'àtom d'oxigen de l'altra molècula d'aigua, la qual cosa origina l'ió hidroni, H 3 O +. Aquesta reacció, més que una hidròlisi, es tracta de la autoionització o autoprotòlisi de l'aigua.
- Proteïnes
Les proteïnes són macromolècules estables i per aconseguir la seva hidròlisi completa, en els aminoàcids que les constitueixen, es requereixen condicions extremes; com ara una concentració d'àcid clorhídric (6 M) i altes temperatures.
No obstant això, els éssers vius estan dotats d'un arsenal enzimàtic que li permeten la hidròlisi de les proteïnes en aminoàcids al duodè. Els enzims que intervenen en la digestió proteica són secretades gairebé totalment pel pàncrees.
Hi ha enzims exopeptidasas que degraden les proteïnes, començant pels seus extrems: la aminopeptidasa per l'extrem amino, i la carboxipeptidasa per l'extrem carboxil. Els enzims endopeptidasas exerceixen la seva acció a l'interior de la cadena proteïna, per exemple: la tripsina, pepsina, la quimotripsina, etc.
- Amides i èsters
Les amides a l'ésser escalfades en un medi alcalí originen un àcid carboxílic i una amina:
RCONH 2 + H 2 O => RCOO - + NH 2
Els èsters en un medi aquós són hidrolitzats en un àcid carboxílic i un alcohol. El procés és catalitzat ja sigui per una base o un àcid:
RCO-OR '+ H 2 O => RCOOH + R'OH
Aquesta és la famosa reacció de saponificació.
- Àcid-base
A l'aigua diverses espècies s'hidrolitzen per acidificar o alcalinitzar el medi aquós.
Addició d'una sal bàsica
L'acetat de sodi, una sal bàsica, es dissocia en aigua donant ions Na + (sodi) i CH 3 COO - (acetat). La seva basicitat es deu al fet que l'acetat s'hidrolitza per generar ions OH -, mentre que el sodi roman inalterat:
CH 3 COO - + H 2 O <=> CH 3 COOH + OH -
El OH - és el responsable que el pH augmenti i es torni bàsic.
Addició d'una sal àcida
El clorur d'amoni (NH 4 Cl) està format per l'ió clorur (Cl -) provinent de l'àcid clorhídric (HCl), un àcid fort, i el catió amoni (NH 4 +) provinent de l'hidròxid d'amoni (NH 4 OH), una base feble. El Cl - no es dissocia en aigua, però el catió amoni es transforma en l'aigua en la forma següent:
NH 4 + + H 2 O <=> NH 3 + H 3 O +
La hidròlisi de l'catió amoni produeix protons que augmenten l'acidesa d'un mitjà aquós, de manera que es conclou que el NH 4 Cl és una sal àcida.
Addició d'una sal neutra
El clorur de sodi (NaCl) és una sal producte de la reacció d'una base forta (NaOH) amb un àcid fort (HCl). A l'dissoldre el clorur de sodi a l'aigua, es produeix el catió sodi (Na +) i l'anió (Cl -). Tots dos ions no es dissocien en l'aigua, de manera que no afegeixen H + o OH -, mantenint-se constant el seu pH.
Per tant, es diu que el clorur de sodi és una sal neutra.
referències
- Mathews, CK, van Holde, KE i Ahern, KG (2002). Bioquímica. (Tercera Edició). Edit. Pearson-Addison Wesley.
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). Cengage Learning.
- Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 de gener de al 2019). Hydrolysis: Definition and Examples. Recuperat de: thoughtco.com
- Theresa Phillips. (28 d'abril de al 2019). An Explanation of the Process of Hydrolysis. Recuperat de: thebalance.com
- The Editors of Encyclopaedia Britannica. (16 de novembre de 2016). Hydrolysis. Encyclopædia Britannica. Recuperat de: britannica.com
- Wikipedia. (2019). Hydrolysis. Recuperat de: en.wikipedia.org