Хими нь маш их анхаарал, хатуу мэдлэг шаарддаг ихэнх нарийн шинжлэх ухааны нэгэн адил сургуулийн сурагчдын дуртай хичээл байгаагүй. Гэхдээ дэмий хоосон, учир нь түүний тусламжтайгаар та хүний эргэн тойронд болон доторх олон үйл явцыг ойлгож чадна. Жишээлбэл, гидролизийн урвалыг авч үзье: эхлээд харахад энэ нь зөвхөн химийн эрдэмтдэд л хамаатай мэт боловч үнэн хэрэгтээ үүнгүйгээр ямар ч организм бүрэн ажиллах боломжгүй юм. Энэ үйл явцын онцлог, мөн хүн төрөлхтний практик ач холбогдлын талаар сонирхоцгооё.
Гидролизийн урвал: энэ юу вэ?
Энэ хэллэг нь ус болон түүнд ууссан бодис хоорондын солилцооны задралын өвөрмөц урвал бөгөөд шинэ нэгдлүүд үүсдэг. Гидролизийг мөн усан дахь солволиз гэж нэрлэж болно.
Энэ химийн нэр томъёо нь "ус" ба "задрал" гэсэн 2 грек үгнээс гаралтай.
Гидролизийн бүтээгдэхүүн
H2O нь органик болон органик бус бодисуудтай харилцан үйлчлэлцэх үед авч үзэж буй урвал үүсч болно. Үүний үр дүн нь ус юунд хүрсэн, мөн эсэхээс шууд хамаарнаЭнэ нэмэлт бодис-катализатор, температур, даралт өөрчлөгдсөн эсэх.
Жишээ нь давсны гидролизийн урвал нь хүчил, шүлт үүсэхийг дэмждэг. Мөн органик бодисын тухай ярихад бусад бүтээгдэхүүнийг олж авдаг. Өөх тосыг усанд уусгах нь глицерин болон дээд өөхний хүчил үүсэхийг дэмждэг. Хэрэв процесс уурагтай хамт явагддаг бол үр дүнд нь янз бүрийн амин хүчлүүд үүсдэг. Нүүрс ус (полисахарид) нь моносахарид болж задардаг.
Хүний биед уураг, нүүрс усыг бүрэн шингээж чаддаггүй тул гидролизийн урвал нь тэдгээрийг бие махбодид шингээх чадвартай бодис болгон "хялбаршуулдаг". Тиймээс усанд уусгах нь биологийн хүн бүрийн хэвийн үйл ажиллагаанд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Давсны гидролиз
Гидролизийн урвал гэж юу байдгийг мэдсэнийхээ дараа та түүний органик бус гаралтай бодис, тухайлбал давс дахь явцтай танилцах хэрэгтэй.
Энэ процессын онцлог нь эдгээр нэгдлүүд устай харилцан үйлчлэхэд давсны найрлага дахь сул электролитийн ионууд түүнээс салж, H2O-тэй шинэ бодис үүсгэдэг. Энэ нь хүчил эсвэл сул суурь эсвэл хоёулаа байж болно. Энэ бүхний үр дүнд усны диссоциацийн тэнцвэрт өөрчлөлт гардаг.
Эргэдэг ба эргэлт буцалтгүй гидролиз
Дээрх жишээн дээрх сүүлийн гидролизийн тэгшитгэлд та нэг сумны оронд хоёр сумыг харж болно, хоёулаа өөр өөр чиглэлд чиглэнэ. Энэ нь юу гэсэн үг вэ? Энэ тэмдэг нь гидролизийн урвал буцах боломжтой болохыг харуулж байна. Практикт энэЭнэ нь устай харьцахдаа авсан бодис нь нэгэн зэрэг задарч (шинэ нэгдлүүд үүсэх боломжийг олгодог) төдийгүй дахин үүсдэг гэсэн үг юм.
Гэсэн хэдий ч гидролиз бүр буцах боломжгүй, эс тэгвээс шинэ бодис тогтворгүй байх тул энэ нь утгагүй болно.
Энэ урвалыг эргэлт буцалтгүй болгох хэд хэдэн хүчин зүйл байдаг:
- Температур. Энэ нь өсөх эсвэл буурах, үргэлжилж буй урвалын тэнцвэр аль чиглэлд шилжихээс хамаарна. Хэрэв энэ нь өндөр байвал эндотермик урвал руу шилжих болно. Хэрэв эсрэгээр температур буурвал давуу тал нь экзотермик урвалын тал юм.
- Даралт. Энэ бол ионы гидролизд идэвхтэй нөлөөлдөг өөр нэг термодинамик хэмжигдэхүүн юм. Хэрэв энэ нь дээшлэх юм бол химийн тэнцвэрт байдал нь урвал руу шилждэг бөгөөд энэ нь хийн нийт хэмжээ буурахад дагалддаг. Хэрэв буурвал эсрэгээрээ.
- Урвалд оролцож буй бодисын өндөр эсвэл бага концентраци, түүнчлэн нэмэлт катализатор байгаа эсэх.
Давсны уусмал дахь гидролизийн урвалын төрлүүд
Анионын дагуу (сөрөг цэнэгтэй ион). Сул ба хүчтэй суурийн хүчил давсны усанд уусгах. Харилцан үйлчлэгч бодисуудын шинж чанараас шалтгаалан ийм урвал буцах боломжтой
- Катионоор (эерэг цэнэгтэй ион). Хүчтэй хүчил ба сул суурийн давсны гидролиз. Тэр ч басбуцаах боломжтой.
- Сул хүчил ба сул суурийн давсны урвал. Шинээр үүссэн бүх бодис урвалын бүсийг орхиж, тунадас үүсгэдэг эсвэл хий болж хувирдаг тул ийм процессыг бараг эргэлт буцалтгүй гэж үзэж болно.
- Хэрэв суурь ба хүчил давс хоёулаа хүчтэй байвал ийм уусмалд усны уусгал задрахгүй.
Гидролизийн зэрэг
Давс дахь гидролизийн шинж чанарыг судлахдаа түүний зэрэг гэх мэт үзэгдэлд анхаарлаа хандуулах нь зүйтэй. Энэ үг нь давсны (H2O-тэй задрах урвалд орсон) уусмалд агуулагдах энэ бодисын нийт хэмжээний харьцааг илэрхийлнэ.
Гидролизд оролцдог хүчил эсвэл суурь сул байх тусам түүний зэрэг өндөр болно. Үүнийг 0-100% хооронд хэмждэг бөгөөд доорх томьёогоор тодорхойлно.
N нь гидролизд орсон бодисын молекулуудын тоо, N0 нь тэдгээрийн уусмал дахь нийт тоо юм.
Ихэнх тохиолдолд давс дахь усны уусгалын зэрэг бага байдаг. Жишээлбэл, 1% натрийн ацетат уусмалд энэ нь зөвхөн 0.01% (20 градусын температурт) байдаг.
Органик гаралтай бодис дахь гидролиз
Судлж буй процесс нь органик химийн нэгдлүүдэд ч тохиолдож болно.
Бараг бүх амьд организмд гидролиз нь энергийн солилцооны (катаболизм) нэг хэсэг болдог. Түүний тусламжтайгаар уураг, өөх тос, нүүрс усыг амархан шингэцтэй бодис болгон задалдаг. Үүний зэрэгцээ, ихэвчлэн ус өөрөө ховор байдагСолволизын процессыг эхлүүлэх чадвартай болсон тул организм янз бүрийн ферментийг катализатор болгон ашиглах шаардлагатай болдог.
Хэрэв бид лаборатори эсвэл үйлдвэрлэлийн орчинд шинэ бодис олж авахад чиглэсэн органик бодисуудтай химийн урвалын тухай ярьж байгаа бол түүнийг хурдасгах, сайжруулахын тулд уусмалд хүчтэй хүчил эсвэл шүлтлэгийг нэмдэг.
Триглицерид (триацилглицерол) дахь гидролиз
Энэ хэлэхэд хэцүү нэр томъёо нь бидний ихэнх нь өөх тос гэж мэддэг өөх тосны хүчлийг хэлдэг.
Эдгээр нь амьтан, ургамлын гаралтай. Гэсэн хэдий ч ус ийм бодисыг уусгах чадваргүй гэдгийг хүн бүр мэддэг, өөхний гидролиз хэрхэн явагддаг вэ?
Харж байгаа урвалыг өөх тосыг саванжуулах гэж нэрлэдэг. Энэ нь шүлтлэг эсвэл хүчиллэг орчинд ферментийн нөлөөн дор триацилглицеролуудын усан уусмал юм. Үүнээс хамаарч шүлтлэг ба хүчиллэг гидролиз ялгардаг.
Эхний тохиолдолд урвалын үр дүнд өндөр тосны хүчлүүдийн давс (хүн бүр саван гэж илүү сайн мэддэг) үүсдэг. Тиймээс энгийн хатуу саваныг NaOH-аас, шингэн саваныг KOH-аас авдаг. Тиймээс триглицерид дэх шүлтлэг гидролиз нь угаалгын нунтаг үүсгэх процесс юм. Үүнийг ургамлын болон амьтны гаралтай өөх тосонд чөлөөтэй хийж болно гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй.
Саван нь хатуу усанд сайн угааж, давстай усанд огт хөөсөрдөггүйн шалтгаан нь энэ хариу үйлдэл юм. Хамгийн гол нь үүнийг хатуу гэж нэрлэдэгН2О, кальци, магнийн ионуудын илүүдэл агуулсан. Саван нь усанд нэг удаа дахин гидролизд орж, натрийн ион болон нүүрсустөрөгчийн үлдэгдэл болж задардаг. Усанд эдгээр бодисуудын харилцан үйлчлэлийн үр дүнд уусдаггүй давс үүсдэг бөгөөд энэ нь цагаан ширхэгтэй төстэй байдаг. Үүнээс сэргийлэхийн тулд хүнсний сод гэгддэг натрийн бикарбонат NaHCO3-г усанд нэмнэ. Энэ бодис нь уусмалын шүлтлэг чанарыг нэмэгдүүлж, улмаар саван нь үүргээ гүйцэтгэхэд тусалдаг. Дашрамд хэлэхэд, ийм бэрхшээлээс зайлсхийхийн тулд орчин үеийн үйлдвэрт синтетик угаалгын нунтаг нь бусад бодисоос, жишээлбэл, өндөр спирт, хүхрийн хүчлийн эфирийн давснаас хийгдсэн байдаг. Тэдний молекулууд нь арван хоёроос арван дөрвөн хүртэл нүүрстөрөгчийн атом агуулдаг тул давстай эсвэл хатуу усанд шинж чанараа алддаггүй.
Хэрэв урвал явагдах орчин нь хүчиллэг бол энэ процессыг триацилглицеролын хүчиллэг гидролиз гэж нэрлэдэг. Энэ тохиолдолд тодорхой хүчлийн нөлөөгөөр бодисууд глицерин болон карбоксилын хүчил болж хувирдаг.
Өөх тосны гидролиз нь триацилглицеролыг устөрөгчжүүлэх өөр сонголттой. Энэ процессыг этилен дэх ацетиленийн ул мөр эсвэл янз бүрийн систем дэх хүчилтөрөгчийн хольцыг арилгах зэрэг зарим төрлийн цэвэрлэгээнд ашигладаг.
Нүүрс усны гидролиз
Хүн, амьтны хоол хүнсний хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэгд тооцогдох бодисууд юм. Гэсэн хэдий ч сахароз, лактоз, мальтоз, цардуул, гликоген нь цэвэр хэлбэрээр бие махбодид шингээх чадваргүй байдаг. Тиймээс, яг л тохиолдлын адилөөх тос, эдгээр нүүрс ус нь гидролизийн урвалын тусламжтайгаар шингэцтэй элементүүдэд задардаг.
Мөн нүүрстөрөгчийн усан уусгалыг үйлдвэрлэлд идэвхтэй ашигладаг. Цардуулаас H2O-тэй авч үзсэн урвалын үр дүнд бараг бүх амттангийн нэг хэсэг болох глюкоз болон молассыг гаргаж авдаг.
Үйлдвэрт олон төрлийн ашигтай бодис, бүтээгдэхүүн үйлдвэрлэхэд идэвхтэй ашигладаг өөр нэг полисахарид бол целлюлоз юм. Үүнээс техникийн глицерин, этилен гликол, тэжээлийн дрожж, сорбитол, алдартай этилийн спирт гаргаж авдаг.
Целлюлозын гидролиз нь өндөр температурт удаан хугацаагаар өртөх, эрдэс хүчил агуулагдах үед үүсдэг. Энэ урвалын эцсийн бүтээгдэхүүн нь цардуулын нэгэн адил глюкоз юм. Целлюлозын гидролиз нь цардуулынхаас илүү хэцүү гэдгийг санах нь зүйтэй, учир нь энэхүү полисахарид нь эрдэс хүчилд илүү тэсвэртэй байдаг. Гэсэн хэдий ч целлюлоз нь бүх дээд ургамлын эсийн мембраны үндсэн бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг тул түүнийг агуулсан түүхий эд нь цардуулаас хямд байдаг. Үүний зэрэгцээ целлюлозын глюкозыг техникийн хэрэгцээнд түлхүү ашигладаг бол цардуулын гидролизийн бүтээгдэхүүнийг хоол тэжээлд илүү сайн гэж үздэг.
Уургийн гидролиз
Уураг нь бүх амьд организмын эсийн үндсэн барилгын материал юм. Эдгээр нь олон тооны амин хүчлүүдээс бүрддэг бөгөөд биеийн хэвийн үйл ажиллагаанд маш чухал бүтээгдэхүүн юм. Гэсэн хэдий ч өндөр молекул жинтэйнэгдлүүд, тэдгээр нь шингээлт муутай байж болно. Энэ ажлыг хялбарчлахын тулд тэдгээрийг гидролизд оруулав.
Бусад органик бодисын нэгэн адил энэ урвал нь уурагуудыг бие махбодид амархан шингэдэг бага молекул жинтэй бүтээгдэхүүн болгон задалдаг.
