הִידרוֹלִיזָה

בתחום הכימיה יש לנו את התגובות הכימיות המתרחשות בין מולקולות לאטומים. היום אנחנו הולכים לדבר על הִידרוֹלִיזָה. הידרוליזה היא סוג של תגובה כימית שיכולה להתרחש בין מולקולות או יונים אנאורגניים ואורגניים. המאפיין העיקרי של הידרוליזה הוא בכך שהוא כרוך בהשתתפות מים כדי שניתן יהיה לשבור את הקשרים.

במאמר זה אנו נספר לכם על כל המאפיינים והחשיבות של הידרוליזה בתחום הכימיה.

מהי הידרוליזה

אנחנו מדברים על סוג של תגובה כימית שיכולה להתרחש בין מולקולות אורגניות והן מולקולות אורגניות. התנאי המהותי הוא שיש לערב מים כך שיוכלו לשבור את הקשרים של מולקולות אלה. המילה הידרוליזה באה מההידרו היווני, שפירושו מים ומפירוק פירושו קרע. בתרגום בצורה, הידרוליזה יכול להיקרא פירוק מים. במקרה זה, אנו מדברים על שבירת הקשרים של כמה מגיבים באמצעות השתתפות מים.

מולקולת המים מורכבת משני אטומי מימן ואטומי חמצן אחד. בזכות שילוב אטומים זה נוצר שיווי משקל בין יונים של מלחים של חומצות חלשות ובסיסים. חומצות ובסיסים הם מושגים המופיעים במחקרים כלליים בכימיה וכימיה אנליטית. ניתן לומר כי הידרוליזה היא אחת התגובות הכימיות הפשוטות ביותר שיש שם. המשוואה הכללית להידרוליזה היא כדלקמן:

AB + H2O = AH + B-OH

ישנן מספר דוגמאות להידרוליזה בהן מים או כשלעצמם אינם יכולים לשבור קשר קוולנטי מסוים. אנו זוכרים שקשר קוולנטי הוא קשר בו כמה מולקולות בעלות מאפיינים שאינם מתכתיים מתחברים ליצירת מולקולה חדשה נוספת. הקשר המצטרף אליהם ידוע כקשר קוולנטי. כאשר מים לבדם אינם מסוגלים לשבור קשר זה, התהליך מואץ או מזרז על ידי החמצה או אלקליזציה של המדיום. כלומר, בנוכחות יונים ניתן לזרז הידרוליזה. וזה שיש אנזימים המסוגלים לזרז את התגובה הכימית של הידרוליזה.

תכונות עיקריות

בואו נראה מהם המאפיינים וממה מורכב הידרוליזה. תגובה מסוג זה תופסת מקום מיוחד בכל הנוגע לביומולקולות. וזה שהקשרים המחזיקים את המונומרים של המולקולות יחד רגישים להידרוליזציה בתנאים מסוימים. כלומר, את הקשרים הקוולנטיים שבעזרתם מחברים את המולקולות ניתן לשבור בנוכחות מים. דוגמא לכך היא סוכרים. סוכרים מסוגלים להידרוליזציה לפרק רב-סוכרים לחד-סוכרים. זה קורה הודות לפעולה של אנזימים המכונים גלוקוזידאזים.

יש לזכור כי לא רק המולקולה המצע שוברת את הקשר. המים עצמם גם נשברים ובסופו של דבר מפרידים בין היונים. שברים במים ל- H + ו- OH–, כאשר H + מסתיים ב- A, ו- OH– עם B. AB מגיב כך עם מולקולת מים, ומייצר שני מוצרים, AH ו- B-OH.

לכן, אנו יכולים לומר כי הידרוליזה היא תגובה כימית המנוגדת לעיבוי. מעיבוי, שני מוצרים מצטרפים על ידי שחרור מולקולה קטנה. המולקולה הקטנה הזו היא מים. נהפוך הוא, בהידרוליזה נצרכת מולקולה, ואילו בעיבוי מולקולת אלקטרוליזה זו נצרכת, משוחררת או מיוצרת.

כדי להקל בהרבה על ההבנה, אנו נסביר שוב את הדוגמא של סוכרים. נניח ש- AB הוא דימר סוכרוז. במקרה זה A מייצג גלוקוז ו- B מייצג פרוקטוז. קשר זה ב, אשר ידוע בשם הגליקוזידי, יכול להיות הידרוליזה כדי להוליד שני חד-סוכרים נפרדים ואת התמיסה. אותו דבר קורה עם אוליגוסכרידים ופוליסכרידים אם האנזימים הם אלה שפועלים בתגובות.

אנו יודעים כי לתגובה כימית זו יש רק כיוון אחד. המשמעות היא שזה סוג של הידרוליזה בלתי הפיכה. מצד שני, יש תגובות הידרוליזה שהן הפיכות ברגע שמגיעים לשיווי המשקל.

דוגמאות לתגובות הידרוליזה

בואו נראה מהן הדוגמאות העיקריות להידרוליזה המתרחשות באופן טבעי. קודם כל, ראה את תגובת ההידרוליזה של ATP. אנו יודעים כי למולקולה זו ערכי pH יציבים בין 6.8 ל- 7.4. עם זאת, אם ערכי ה- pH עולים להיות הרבה יותר אלקליין, זה יכול להתייבש באופן ספונטני. ביצורים חיים, הידרוליזה מזרזת על ידי אנזימים הידועים בשם ATPases. זהו סוג של תגובה כימית אקסרגונית. משמעות הדבר היא שהאנטרופיה של ADP גדולה מזו של ATP, ולכן וריאציית האנרגיה החופשית מתרחשת על ידי הידרוליזה של ATP. סוג זה של הידרוליזה משתמש בתגובות אנדרגוניות רבות.

תגובות זוגיות הן סוג אחר של תגובה בה מתרחשת הידרוליזה. במקרים מסוימים הוא משמש להמרה של תרכובת A לתרכובת B. הדוגמה הידועה ביותר להידרוליזה מתרחשת באופן טבעי במים. זה כאילו שאחת ממולקולות המים עלולה להישבר ליונים ופרוטון המימן נקשר לאטום החמצן של מולקולת המים האחרת. זה מוליד את יון ההידרוניום. זה יכול להיקרא יותר מאשר הידרוליזה כאיוניוניזציה או אוטופרוטוליזה של מים.

לבסוף, עוד אחד החלקים שבו תגובות אלו נוצרות בדרך נפוצה בחלבונים. אנו יודעים כי חלבונים הם מולקולות יציבות וכדי להשיג הידרוליזה מלאה שלהם, נדרשים תנאים קיצוניים. אנו זוכרים כי חלבונים מורכבים מחומצות אמינו. עם זאת, יצורים חיים ניחנים בארסנל אנזימים המאפשרים הידרוליזה של חלבונים לחומצות אמינו בתריסריון.

אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על הידרוליזה ומאפייניה.