Hidrolízis

A hidrolízis (a görög hydro- [víz] és lysis [leválás] szavakból) általában a kémiai kötések vízmolekulák addíciója általi felhasadását jelenti. Összefoglalva, a hidrolízis az a kémiai folyamat, amelyben egy vízmolekula beépül az anyagba. Egy szénhidrát hidrolízis útján összetevőire, cukormolekulákra való bomlása (például amikor a szacharóz bomlásakor glükóz és fruktóz keletkezik) ilyen folyamat. A hidrolízis tulajdonképpen az anyagok lebomlásának egyik módja.

Fajtái

Egyes esetekben ez az addíció mind az anyag, mind a víz molekuláinak kettéhasadásával jár. Az efféle reakciókban a célmolekula egyik töredéke (vagy a kiindulási anyag) egy hidrogéniont szabadít fel a vízből.

Sók

A hidrolízis egyik legközönségesebb formája amikor egy gyenge savnak vagy egy gyenge bázisnak (vagy mindkettőnek) a sója ionokra bomlik a vízben. Ilyenkor a víz spontán ionizál, hidroxidionok (OH^-) és hidrogénionok (H⁺) keletkeznek. A só szintén disszociál, az alkotó anionjaira és kationjaira bomlik a vízben. Például a nátrium-acetát vízben oldva felbomlik nátriumionra (Na⁺) és acetátionra (CH₃COO^-). A nátriumionok kis mértékben reakcióba lépnek a vízben lévő hidroxidionokkal, míg az acetátionok pedig ecetsavat képezve a hidrogénionokkal. Ebben az esetben a hidroxidionok túlsúlya miatt lúgos kémhatású oldat alakul ki.

Erős savak is átmehetnek hidrolízisen. Például a kénsav (H₂SO₄) vízben oldása hidrolízissel jár, oxóniumionok (H₃O+) és biszulfátionok (Sablon:Chem) keletkeznek, majd később még egy hidrogénion leadásával a biszulfátion szulfátionná (Sablon:Chem) alakul. Egyenlettel leírva:

${\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{S}{\mathrm{O}}_{\mathrm{4}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\rightleftharpoons }\mathrm{H}\mathrm{S}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}^{\mathrm{+}}$

$\mathrm{H}\mathrm{S}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{2}}\mathrm{O}\mathrm{\rightleftharpoons }\mathrm{S}{O}_{\mathrm{4}}^{\mathrm{2}\mathrm{-}}\mathrm{+}{\mathrm{H}}_{\mathrm{3}}{\mathrm{O}}^{\mathrm{+}}$

A reakciót még technikaibban és pontosabban leírja a Brønsted–Lowry-féle sav-bázis elmélet.

Észterek és amidok

A sav-bázis-katalizált hidrolízisek nagyon gyakoriak; ezek egyik példája az észterek vagy az amidok hidrolízise. Ez akkor fordul elő, amikor egy nukleofil (nukleon-vonzó szer, pl. víz vagy hidroxidion) anyag az észter vagy az amid karbonilcsoportjában lévő szénatommal reagál. Bázikus oldatban a hidroxidionok erősebb nukleofilek a poláris molekuláknál, például a víznél. Savas közegben a karbonilcsoport protonálódik. A végeredmény mindkét hidrolízis esetében egy karbonsav.

Talán a legrégebben ismert és használt folyamat a szappanosítás (szappan képződése). Ez a trigliceridek (zsírok) hidrolízise erősen lúgos vizes oldatokkal, például nátrium-hidroxiddal (NaOH). A folyamatban glicerin keletkezik, a zsírsavak reagálnak a lúgokkal, közben sókat képeznek belőlük. A sókat szappanoknak nevezik, a háztartásokban széleskörűen elterjedt tisztítószerek.

Ezenkívül, az élő szervezetekben a legközönségesebb biokémiai reakciók (köztük az ATP-hidrolízis) enzimek hatására zajlik le. Az enzimek katalitikus volta engedi végbemenni a fehérjék, zsírok, olajok és szénhidrátok hidrolízisét. Példaként felhozhatók a proteázok (emésztést segítő enzimek, amelyek a fehérjékben lévő peptidkötéseket hidrolizálják, így bontják le azokat). Katalizálják a peptidláncokban a peptidkötéseket, ellentétben az exopeptidázokkal (az enzimek egy másik osztálya, amely a szélső peptidkötések hidrolízisét segíti elő, időnként felszabadítva egy-egy aminosavat).

Viszont a proteázok nem minden fehérje hidrolízisét katalizálják. Tevékenységük sztereo-szelektív: Csak bizonyos harmadlagos-proteineket vesznek célba, és valamiféle irányító erő szükséges, hogy az amid-csoportot a megfelelő pozícióban helyezzék el a katalízishez.

Források

• Sablon:CitLib
• Sablon:CitLib
• Sablon:CitLib