Hidroliza je vrsta kemijske reakcije koja se događa između vode i drugog spoja. Tijekom reakcije, kemijske veze se prekidaju u obje molekule, zbog čega se raspadaju. Molekula vode se cijepa i tvori pozitivno nabijene vodikove (H+) i negativno nabijene hidroksidne (OH-) ione, a druga molekula se dijeli na dva jednostavnija dijela, također s pozitivnim i negativnim nabojem. H+ i OH- ioni se vežu za svaki od ovih odjeljaka. Te se reakcije odvijaju kada se neki ionski spojevi, na primjer, određene kiseline, baze i soli, otope u vodi; uključeni su u procese koji su bitni za život; koriste se u nekim važnim industrijskim procesima, kao što je proizvodnja sapuna; i igraju važnu ulogu u trošenju stijena.
Jonski spojevi
Ionski spojevi mogu biti kiseline, baze ili soli, koji su spojevi koji nastaju reakcijom kiseline i baze. Sastoje se od pozitivno nabijenih kationa i negativno nabijenih aniona. Kada se otopi u vodi, podijelit će se na svoje katione i anione. Anioni slabih kiselina i kationi slabih baza će u određenoj mjeri reagirati s vodom, što će rezultirati hidrolizom.
Tamo gdje je sol proizvod jake kiseline i slabe baze, kation baze će hidrolizirati u vodi. Na primjer, amonijev klorid (NH4Cl) je sol slabe baze — amonijaka (NH3) — i jake kiseline — klorovodične (HCl). Kada se otopi u vodi, dijeli se na katione i anione – NH4+ i Cl-, respektivno. Kation će, međutim, u određenoj mjeri reagirati s vodom gubitkom vodikovog iona:
NH4+ + H2O NH3 + H3O+
Budući da ova reakcija proizvodi hidronijeve ione (H3O+), dobivena otopina je kisela. Tamo gdje je sol proizvod jake baze i slabe kiseline, anioni kiseline će reagirati s vodom prihvaćajući vodikove (H+) ione, ostavljajući hidroksidne (OH-) ione, što daje alkalnu otopinu. Sol jake kiseline i jake baze neće hidrolizirati jer anion kiseline i kation baze ne reagiraju s vodom.
život
Mnogi procesi koji su bitni za život uključuju hidrolizu. Primjer je oslobađanje energije od strane molekule adenozin trifosfata (ATP). Stanice koriste ovaj spoj za pohranu energije, koja se onda može osloboditi kada je potrebna. Molekula ima tri fosfatne (PO4-) skupine, ali može izgubiti jednu od tih skupina reakcijom s vodom. Ova reakcija zapravo troši malu količinu energije, ali se mnogo više oslobađa naknadnim reakcijama slobodne fosfatne skupine.
Hidroliza također igra vitalnu ulogu u razgradnji hrane u hranjive tvari koje se lako apsorbiraju. Većina organskih spojeva u hrani ne reagira lako s vodom, a obično je potreban katalizator kako bi se ti procesi odvijali. Organski katalizatori koji pomažu u reakcijama u živim organizmima poznati su kao enzimi. U tijelu enzimi poput lipaza, ugljikohidrata i proteaza kataliziraju reakcije s mastima, ugljikohidratima i proteinima s vodom.
Jedan primjer hidrolize je razgradnja škroba, koju katalizira enzim amilaza. Škrob se razgrađuje na manje molekule, koje se sastoje od šećera poznatog kao maltoza. Maltoza se tada može dalje razgraditi na molekule glukoze, pod utjecajem enzima maltaze. U svakom slučaju, voda sudjeluje u procesu, sama cijepa i dodaje hidroksilnu skupinu i vodikov ion novim molekulama koje nastaju sa svake strane prekinute veze.
Industrija
Mnogi industrijski postupci zahtijevaju hidrolizaciju različitih tvari kako bi se stvorili korisni proizvodi. Često, međutim, sirovine za te procese ne reagiraju lako s molekulama vode, pa se reakcije pomažu raznim sredstvima, kao što su visoki tlak, visoke temperature i katalizatori. Laboratorijska hidroliza obično zahtijeva korištenje katalizatora, koji je tipično jaka kiselina ili lužina.
Hidroliza se već dugo koristi u proizvodnji sapuna. Tijekom ovog procesa, poznatog kao saponifikacija, mast se hidrolizira u reakciji s vodom i jakom lužinom, natrijevim hidroksidom. Reakcija proizvodi soli masnih kiselina, obično poznate kao sapun. Saponifikacija se ponekad događa na starim uljnim slikama kada masne kiseline u uljanoj boji reagiraju s metalima u pigmentima boje. To može uzrokovati stvaranje bijelih naslaga i grudica na površini slika, iako nije poznato zašto se to pojavljuje samo na nekim umjetničkim djelima, a ne na drugim.
Trošenje
Hidroliza je važan proces u trošenju stijena. Različiti silikatni minerali, kao što je feldspat, prolaze spore reakcije hidrolize s vodom, tvoreći glinu i mulj, zajedno s topivim spojevima. Ovaj proces je važan u stvaranju tla i u stavljanju esencijalnih minerala na raspolaganje biljkama.