Роль гидролиза в биохимических процессах

Тема 11, 12. Основы гидролиза солей. Буферные системы.

Гидролиз солей - это протолитический процесс взаимодействия ионов солей с молекулами воды, в результате которого образуются малодиссоциирующие молекулы или ионы (слабые электролиты).

Соли – это продукт реакции кислоты и основания, поэтому любую соль можно характеризовать по типу кислоты и основания, её составляющих.

Сильные кислоты: HCl, HBr, HI, H₂SO₄, HNO₃, HMnO₄, HClO₄

Сильные основания (см.Таблицу Менделеева): гидроксиды щелочных металлов –LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, гидроксиды щелочноземельных металлов – Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂

Типы гидролиза:

Соли, образованные катионом сильного основания и анионом сильной кислоты, например NaCl гидролизу не подвергаются, так как ни катион, ни анион этих солей не могут при взаимодействии с водой образовывать молекулы слабых электролитов. Поэтому в водных растворах этих солей величина рН остается нейтральной.

Возможны три варианта гидролиза ионов солей:

Общее правило: гидролиз проходит по слабому компоненту соли, а сильный компонент соли определяет рН среды после гидролиза

1. Соли, образованные сильной кислотой и слабым основанием. Al Cl₃ (хлорид алюминия)

Записываем сначала диссоциацию данной соли Al Cl₃ «Al^{3 +} + 3Cl^-

Так, как гидролиз идет по катиону, записываем уравнение гидролиза в ионном виде:

Al⁺³ + НОН «AlОН⁺² + Н⁺ избыток Н⁺ после гидролиза, значит (рН < 7) Кислая реакция среды после гидролиза

Затем записываем уравнение гидролиза в молекулярном виде: Al Cl₃ + НОН «AlОНCl₂ + НCl

2. Соли, образованные сильным основанием и слабой кислотой. Гидролиз идет по аниону

Например, Nа₃PO₄ (фосфат натрия)

Nа₃PO₄ «3Nа⁺ + PO₄^3-

PO₄^3- + HОН «HPO₄^-2 + ОН^- (рН > 7) Щелочная реакция среды после гидролиза

Nа₃PO₄ + HОН «Na₂HPO₄ + NаОН

3. Соли, образованные слабой кислотой и слабым основанием. Гидролиз проходит по катиону и по аниону (необратимый).

Например, NH₄ CN (цианид аммония)

NH₄ CN → NH₄⁺ + CN^-

NH₄⁺ + НОН→ NH₄ОН + Н⁺

CN^- + НОН→ НCN + ОН^-

NH₄ CN + НОН→ NH₄ОН + НCN Реакция среды после гидролиза приблизительно нейтральная (точно определяется при сравнении констант диссоциации кислоты и основания).

Кроме солей, образованных слабой кислотой и слабым основанием, существует еще несколько солей, для которых характерен необратимый гидролиз.

Это соли, в составе которых есть катионы Al³⁺, Cr³⁺, Fe³⁺ вместе с анионами S^2-, CO₃^2-, SO₃^2-, CN^-

Для таких солей гидролиз записывают только в молекулярном виде, и результатом гидролиза является, как правило, образование осадка и газа.

Роль гидролиза в биохимических процессах

1. Гидролиз – это начальная стадия пищеварения. Высокомолекулярные вещества (белки, жиры, полисахариды и др.) подвергаются ферментативному гидролизу с образованием низкомолекулярных соединений (соответственно, аминокислот, жирных кислот и глицерина, глюкозы и др.), так как высасываться в кишечнике способны только относительно небольшие молекулы.

2. Гидролиз фосфоорганических веществ (АТФ) – источник энергии в организме.