Trong lĩnh vực hóa học, chúng ta có các phản ứng hóa học xảy ra giữa các phân tử và nguyên tử. Hôm nay chúng ta sẽ nói về thủy phân. Thủy phân là một loại phản ứng hóa học có thể xảy ra giữa các phân tử hoặc ion vô cơ và hữu cơ. Đặc điểm chính của quá trình thủy phân là có sự tham gia của nước để các liên kết có thể bị phá vỡ.
Trong bài viết này, chúng tôi sẽ cho bạn biết về tất cả các đặc điểm và tầm quan trọng của quá trình thủy phân trong lĩnh vực hóa học.
Thủy phân là gì
Chúng ta đang nói về một loại phản ứng hóa học có thể xảy ra giữa các phân tử hữu cơ và vô cơ. Điều kiện thiết yếu là nước phải được tham gia để nó có thể phá vỡ liên kết của các phân tử này. Từ thủy phân xuất phát từ tiếng Hy Lạp hydro, có nghĩa là nước và từ ly giải, có nghĩa là vỡ. Được dịch theo hình thức, thủy phân có thể được gọi là sự phân hủy của nước. Trong trường hợp này, chúng ta đang nói về sự phá vỡ liên kết của một số chất phản ứng thông qua sự tham gia của nước.
Phân tử nước được tạo thành từ hai nguyên tử hydro và một nguyên tử oxy. Nhờ sự kết hợp này của các nguyên tử, một trạng thái cân bằng được hình thành giữa các ion muối của axit yếu và bazơ. Axit và bazơ là những khái niệm xuất hiện trong các nghiên cứu chung về hóa học và hóa học phân tích. Thủy phân có thể nói là một trong những phản ứng hóa học đơn giản nhất hiện nay. Phương trình tổng quát cho quá trình thủy phân như sau:
AB + H2O = AH + B-OH
Có một số ví dụ về sự thủy phân trong đó nước hoặc tự nó không thể phá vỡ một liên kết cộng hóa trị nhất định. Chúng ta nhớ rằng một liên kết cộng hóa trị là một trong đó một số phân tử có đặc điểm phi kim loại liên kết với nhau để tạo thành một phân tử mới khác. Liên kết tham gia chúng được gọi là liên kết cộng hóa trị. Khi một mình nước không thể phá vỡ liên kết này, quá trình được tăng tốc hoặc được xúc tác bởi quá trình axit hóa hoặc kiềm hóa môi trường. Tức là, với sự có mặt của các ion, quá trình thủy phân có thể được xúc tác. Và đó là có những enzym có khả năng xúc tác phản ứng hóa học của quá trình thủy phân.
Các tính năng chính
Hãy xem những đặc điểm là gì và sự thủy phân bao gồm những gì. Loại phản ứng này chiếm một vị trí đặc biệt khi nói đến các phân tử sinh học. Và đó là các liên kết giữ các monome của các phân tử với nhau dễ bị thủy phân trong những điều kiện nhất định. Nghĩa là, các liên kết cộng hóa trị mà các phân tử gắn vào có thể bị phá vỡ khi có nước. Một ví dụ về điều này là đường. Đường có khả năng thủy phân để phân giải polysaccharid thành monosaccharid. Điều này xảy ra nhờ hoạt động của các enzym được gọi là glucosidase.
Cần phải lưu ý rằng không chỉ phân tử là cơ chất phá vỡ liên kết. Bản thân nước cũng bị đứt gãy và cuối cùng phân tách các ion. Nước phân hủy thành H + và OH–, trong đó H + kết thúc với A, và OH– với B. Do đó AB phản ứng với một phân tử nước, tạo ra hai sản phẩm, AH và B-OH.
Do đó, chúng ta có thể nói rằng phản ứng thủy phân là một phản ứng hóa học trái ngược với sự ngưng tụ. Từ sự ngưng tụ, hai sản phẩm tham gia bằng cách giải phóng một phân tử nhỏ. Phân tử nhỏ này là nước. Ngược lại, trong quá trình thủy phân, một phân tử bị tiêu hao, trong khi ở trạng thái ngưng tụ, phân tử điện phân này được tiêu thụ, giải phóng hoặc sinh ra.
Để dễ hiểu hơn, chúng ta sẽ giải thích lại ví dụ về đường. Giả sử rằng AB là một dimer sacaroza. Trong trường hợp này A đại diện cho glucozơ và B đại diện cho fructozơ. Liên kết này, được biết đến với tên glycosidic, có thể bị thủy phân để tạo ra hai monosaccharide riêng biệt và dung dịch. Điều tương tự cũng xảy ra với oligosaccharid và polysaccharid nếu các enzym là những chất hoạt động trong các phản ứng.
Chúng ta biết rằng phản ứng hóa học này chỉ có một hướng. Điều này có nghĩa rằng nó là một loại thủy phân không thể đảo ngược. Mặt khác, có những phản ứng thủy phân là phản ứng thuận nghịch khi đạt đến trạng thái cân bằng.
Ví dụ về phản ứng thủy phân
Hãy xem những ví dụ chính của quá trình thủy phân xảy ra tự nhiên là gì. Trước hết là xem phản ứng thủy phân ATP. Chúng ta biết rằng phân tử này có giá trị pH ổn định trong khoảng từ 6.8 đến 7.4. Tuy nhiên, nếu giá trị pH tăng lên trở nên kiềm hơn nhiều, nó có thể bị thủy phân một cách tự nhiên. Trong cơ thể sống, quá trình thủy phân được xúc tác bởi các enzym được biết đến với tên gọi ATPase. Nó là một loại phản ứng hóa học gắng sức. Điều này có nghĩa là entropi của ADP lớn hơn của ATP, do đó, sự biến đổi năng lượng tự do xảy ra khi thủy phân ATP. Loại thủy phân này sử dụng nhiều phản ứng cuối cùng.
Phản ứng cặp đôi là một loại phản ứng khác mà sự thủy phân xảy ra. Trong một số trường hợp, nó được sử dụng để chuyển hợp chất A thành hợp chất B. Ví dụ tốt nhất được biết đến về sự thủy phân xảy ra tự nhiên trong nước. Như thể một trong các phân tử nước có thể bị bẻ gãy thành các ion và các liên kết hydro proton với nguyên tử oxy của phân tử nước kia. Điều này làm phát sinh ion hydronium. Nó có thể được gọi nhiều hơn là một quá trình thủy phân là một quá trình tự ion hóa hoặc tự phân hủy nước.
Cuối cùng, một phần khác trong đó những phản ứng này được tạo ra một cách phổ biến trong protein. Chúng ta biết rằng protein là những phân tử ổn định và để đạt được sự thủy phân hoàn toàn của chúng, cần phải có những điều kiện khắc nghiệt. Chúng ta nhớ rằng protein được tạo thành từ các axit amin. Tuy nhiên, chúng sinh được ban tặng một kho các enzym cho phép thủy phân protein thành các axit amin trong tá tràng.
Tôi hy vọng rằng với những thông tin này, bạn có thể hiểu thêm về quá trình thủy phân và các đặc điểm của nó.