Hydrolyse. Hydrolyse organischer Verbindungen Welche Stoffe in der organischen Chemie werden hydrolysiert?

Hydrolys(aus dem Altgriechischen ?dshchs – Wasser und leuyt – Zersetzung) – eine der Arten chemischer Reaktionen der Solvolyse, bei der bei der Wechselwirkung von Substanzen mit Wasser das ursprüngliche Molekül unter Bildung neuer Verbindungen zerfällt. Verbindungen verschiedener Klassen unterliegen der Hydrolyse: Salze, Kohlenhydrate, Proteine, Ester, Fette usw.

Hydrolyse von Salzen Die Wechselwirkung von Salzionen mit Wasser, die zur Bildung schwacher Elektrolytmoleküle führt, wird als Salzhydrolyse bezeichnet.

Für die Hydrolyse von Salzen gibt es mehrere Möglichkeiten:

1. Hydrolyse eines Salzes einer schwachen Säure und einer starken Base:

Na 2 CO 3 + H 2 O = NaHCO 3 + NaOH

CO 3 2? + H 2 O = HCO 3 ? +OH?

• (Die Lösung ist alkalisch, die Reaktion läuft ab reversibel)
• 2. Hydrolyse eines Salzes einer starken Säure und einer schwachen Base:

CuCl 2 + H 2 O = CuOHCl + HCl

Cu 2+ + H 2 O = CuOH + + H +

• (Wenn die Lösung sauer ist, läuft die Reaktion ab reversibel)
• 3. Hydrolyse eines Salzes einer schwachen Säure und einer schwachen Base:

Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S

• 2Al 3+ + 3S 2? + 6Н 2 О = 2Al(OH) 3 (Niederschlag) + ЗН 2 S (Gas)
• (In diesem Fall läuft die Hydrolyse ab fast vollständig, da beide Hydrolyseprodukte die Reaktionssphäre in Form eines Niederschlags oder Gases verlassen).

Das Salz einer starken Säure und einer starken Base unterliegt keiner Hydrolyse und die Lösung ist neutral. Siehe auch Elektrolytische Dissoziation.

Hydrolyse organischer Verbindungen– die Spaltung einer organischen Verbindung durch Wasser in zwei oder mehr Stoffe. G. wird üblicherweise in Gegenwart von Säuren (Säure-G.) oder Laugen (Alkali-G.) durchgeführt. Die Bindungen des Kohlenstoffatoms mit anderen Atomen (Halogen, Sauerstoff, Stickstoff usw.) werden am häufigsten hydrolytisch gespalten. Somit dient die alkalische Hydrolyse von Halogeniden als Methode zur Herstellung (einschließlich industrieller Produktion) von Alkoholen und Phenolen, zum Beispiel:

Hydrolyse von Pestiziden Eine Möglichkeit, Wasser von Pestiziden – Phosphorsäureestern – zu reinigen, ist die hydrolytische Spaltung. Die Möglichkeit, die chemische Hydrolyse als Methode zur Reinigung von POPs einzusetzen, wird hauptsächlich durch die Art der resultierenden Transformationsprodukte, den Grad der Stabilität und Toxizität sowie deren Auswirkung auf die organoleptischen Eigenschaften des Wassers bestimmt. Die maximale Stabilität von FOP wird in einer sauren Umgebung beobachtet. Mit steigendem pH-Wert nimmt die Hydrolysegeschwindigkeit zu. Ausnahmen bilden Diazinon, Diazoxon, Actellik, die sich durch eine hohe Stabilität in neutraler Umgebung auszeichnen.

Durch die Untersuchung der Kinetik und der Hydrolyseprodukte konnte festgestellt werden, dass die alkalische Hydrolyse von POP normalerweise mit der Spaltung der Phosphor-Sauerstoff-Bindung (P-O(S)) erfolgt, während bei der sauren Hydrolyse überwiegend die Spaltung des Kohlenstoff-Sauerstoffs erfolgt Fragment (O(S)-R) auftritt.

Bei Derivaten von Carbaminsäuren – Carbamaten – führt das Vorhandensein einer Esterbindung zu deren Hydrolyse, wobei das Produkt eine instabile Carbaminsäure und eine Hydroxyverbindung ist. Nachfolgend finden Sie das Schema zur Hydrolyse von Phenylcarbamaten am Beispiel des chlorierten Derivats von Isopropyl-N-phenylcarbamat (IPC): (Seite 37)

Die bei der Hydrolyse entstehende instabile 3-Chlorphenylcarbaminsäure zerfällt schnell in 3-Chloranilin und Kohlenmonoxid (IV). Es hat sich gezeigt, dass die Geschwindigkeit der hydrolytischen Spaltung von Carbamaten und die Art der resultierenden Verbindungen hauptsächlich von der chemischen Natur der Substanz bestimmt werden.

Bei der Hydrolyse von Dinitrophenolestern wurde die Reaktionskinetik am Beispiel der am häufigsten verwendeten Vertreter dieser Reihe – Acrex und Caratan – eingehend untersucht. Ihre maximal zulässige Konzentration, die aus gesundheitlichen Gründen ermittelt wird, beträgt 0,5-0,2 mg/dm 3. Es hat sich gezeigt, dass die Hydrolyse in einer alkalischen Umgebung mit einer spürbaren Geschwindigkeit erfolgt (Halbwertszeit 9–17 Tage) und daher als Methode verwendet werden kann, die sowohl die Zeit als auch die Dosis der Reagenzien in den nächsten Stufen der Wasserreinigung reduziert .

In einer sauren oder alkalischen Umgebung kommt es beim Erhitzen zu einer deutlichen Hydrolyse von Harnstoff, wodurch Harnstoff unter Bildung von Ammoniak und Kohlendioxid zerfällt. Dieses Verfahren empfiehlt sich zur Entfernung von Harnstoff aus Abwasser.

39. Photodissoziation (oder Photolyse) ist eine chemische Reaktion, bei der chemische Verbindungen unter dem Einfluss von Photonen elektromagnetischer Strahlung zerfallen. Die Photolyse ist ein Teil der Photosynthese, der in der Grana von Chloroplasten stattfindet. Bei der Photolyse wird vom Chlorophyll absorbiertes Licht in chemische Energie umgewandelt, die dann zur Spaltung von Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff genutzt wird. Die Photolyse von Wasser basiert auf dem direkten Zerfall eines Wassermoleküls unter dem Einfluss der Quantenzahl absorbierten Lichts. Durch die Photolyse von Wasser werden Sauerstoff und Protonen freigesetzt. Der durch die Photolyse von Wasser freigesetzte Sauerstoff ist der wichtigste, wenn nicht der einzige Faktor bei der Bildung der Erdatmosphäre und der Aufrechterhaltung des Sauerstoffgleichgewichts darin.

Unter Lichtempfindlichkeit versteht man das Phänomen der erhöhten Empfindlichkeit des Körpers (normalerweise der Haut und der Schleimhäute) gegenüber der Einwirkung von Lichtstrahlung. Photosensibilisatoren verursachen zwei Arten von Reaktionen – phototoxische Reaktionen und Photoallergien. Eine Photoallergie entsteht, wenn UV-Strahlung eine Substanz auf der Haut chemisch verändert und so eine Allergie auslöst.

40. Oberflächenaktive Stoffe (Tenside) sind chemische Verbindungen, die durch Konzentration an der Grenzfläche eine Verringerung der Oberflächenspannung bewirken. Das wichtigste quantitative Merkmal eines Tensids ist die Oberflächenaktivität – die Fähigkeit einer Substanz, die Oberflächenspannung an der Grenzfläche zu reduzieren – dies ist die Ableitung der Oberflächenspannung in Bezug auf die Konzentration des Tensids, wenn C gegen Null tendiert. Im Ozean beispielsweise führt eine Änderung der Oberflächenspannung zu einer Verringerung der Rückhalterate von CO2 und Sauerstoff in der Wassermasse.

WASSERSCHÄUMUNG – die Bildung von Schaum in einem Dampfkessel auf der Wasseroberfläche. Das Phänomen des V. Jahrhunderts. entsteht durch die Anwesenheit feinster organischer Stoffe im Wasser bei gleichzeitiger Anwesenheit löslicher Salze (Laugen, Natriumsulfat).

Alkylbenzolsulfonat ist ein synthetisches anionisches Tensid, eine Mischung aus Natriumsalzen von Alkylbenzolsulfonsäuren mit C10-C14-Alkylsubstituenten, umweltfreundlich und biologisch abbaubar. Die Basis synthetischer Waschmittel, Schaummittel, Netzmittel.

41. Erstens werden aquatische Ökosysteme, Böden und Vegetation negativ beeinflusst. Natürliche Oberflächengewässer verfügen über Pufferfähigkeiten gegenüber fremden Wasserstoff- und Hydroxylionen, d. h. über die Fähigkeit, einen konstanten pH-Wert nahe dem Neutralpunkt aufrechtzuerhalten; Außerhalb des pH-Wert-Bereichs = 4-13 geht die Pufferkapazität vollständig verloren. Bereits eine geringe Konzentration an Aluminiumionen (0,2 mg/l) ist für Fische tödlich. Gleichzeitig verbinden sich Phosphate, die für die Entwicklung von Phytoplankton und anderer Wasservegetation sorgen, mit Aluminium und werden für diese Organismen unzugänglich.

Ein Anstieg des Säuregehalts führt zum Auftreten hochgiftiger Schwermetallionen – Cadmium, Blei und anderer – im Wasser, die zuvor Bestandteil wasserunlöslicher Verbindungen waren und keine Gefahr für lebende Organismen darstellten.

Nährstoffmangel und Wasservergiftung führen zu einer Art „Sterilisierung“ der Gewässer. Versautes und giftiges Wasser zerstört Fischskelette und Schalentiere und beeinträchtigt vor allem die Fortpflanzungsfähigkeit. Dies führt wiederum zu einem Rückgang der Populationen von Landtieren und Vögeln, die über trophische Ketten (Nahrungsketten) mit aquatischen Biota verbunden sind.

„Totes Wasser“ verschärft die Verknappung von Süßwasser aufgrund der zunehmenden wirtschaftlichen und häuslichen Nutzung und seiner Verschmutzung.

• 42. Stickstoff und Phosphor sind als biogene Elemente in Gewässern ständig in Form verschiedener Verbindungen vorhanden, die beim Abbau organischer Stoffe entstehen. Eine übermäßige Anreicherung von Stickstoff, Phosphor und anderen Nährstoffen in Gewässern führt zu einer intensiven Entwicklung von Phytoplankton (Wasserblüten), einer Störung des Gashaushalts und der Ablagerung von Bodensedimenten. Bei der Zersetzung organischer Stoffe entstehen auch giftige Produkte: Leichengifte, Ammoniak, Nitrite und Nitrate, Hydrazin, Hydroxylamin, Schwefelwasserstoff, Peroxidverbindungen, Aldehyde und Ketone. Daher ist das Sterben von Fischen in solchen Stauseen in der Regel auf einen Komplex von Faktoren zurückzuführen: Störung des Gasregimes von Stauseen und Vergiftung mit den genannten giftigen Substanzen.
• 43. Granulometrische Zusammensetzung (mechanische Zusammensetzung, Bodentextur) – der relative Gehalt an Partikeln unterschiedlicher Größe im Boden, Gestein oder einer künstlichen Mischung, unabhängig von ihrer chemischen oder mineralogischen Zusammensetzung. Die Partikelgrößenverteilung ist ein wichtiger physikalischer Parameter, von dem viele Aspekte der Existenz und Funktion des Bodens, einschließlich der Fruchtbarkeit, abhängen.

Unter Bodenporosität ist das gesamte Porenvolumen pro Volumeneinheit Boden, ausgedrückt in Prozent, zu verstehen. Die Porengröße und Porosität des Bodens hängen von seiner mechanischen Zusammensetzung ab. Je größer die Größe der einzelnen mechanischen Elemente des Bodens, also seine Körnigkeit, desto größer ist die Porengröße im homogenen Boden. Die Größe natürlicher Bodenporen, das Vorhandensein natürlicher oder künstlicher Risse und Kanäle darin haben einen erheblichen Einfluss auf die Wechselwirkung des Bodens mit Luft und Wasser sowie auf die Filterkapazität des Bodens. Daraus ergibt sich ihre hygienische Bedeutung.

Hygroskopizität (vom altgriechischen ?gst – nass und ukprEshch – ich beobachte) ist die Eigenschaft einiger Stoffe, Wasserdampf aus der Luft aufzunehmen. Gasförmiges Wasser, das aufgrund seiner Hydrolyse im Boden zurückgehalten wird, wird als hygroskopisch bezeichnet. Es ist immer im Boden enthalten (ca. 10-12 %), egal wie trocken dieser offenbar ist, kann aber nicht dazu dienen, den Wasserbedarf der Pflanzen zu decken.

Der Säuregehalt des Bodens ist die Fähigkeit des Bodens, die Eigenschaften von Säuren zu zeigen. Der tatsächliche Säuregehalt ist der pH-Wert der Bodenlösung (in der Praxis wird der pH-Wert des Wasserextrakts bei einem Boden-Wasser-Verhältnis von 1:2,5 für Mineralböden und 1:25 für Torfböden gemessen). Ein erhöhter Säuregehalt des Bodens wirkt sich negativ auf das Wachstum der meisten Kulturpflanzen aus, indem er die Verfügbarkeit einer Reihe von Makro- und Mikroelementen verringert und umgekehrt die Löslichkeit toxischer Verbindungen von Mangan, Aluminium, Eisen, Bor usw. erhöht und auch verschlechtert physikalische Eigenschaften. Um den Säuregehalt zu reduzieren, wird Kalk verwendet.

• 44. Schwermetalle kommen sowohl im Abwasser als auch in Abgasen vor und stellen aufgrund ihrer Toxizität und weiten Verbreitung eine besondere Gefahr für die Umwelt dar. Typischerweise werden Schwermetalle durch Neutralisation mit Natronlauge oder Kalk in Form schwerlöslicher Hydroxide ausgefällt und aus dem Abwasser isoliert.
• 45. Pestizide sind eine Sammelbezeichnung für chemische und biologische Wirkstoffe, die zur Bekämpfung von Schadorganismen eingesetzt werden. Zu den Pestiziden gehören die folgenden Gruppen solcher Substanzen: Herbizide, die Unkraut zerstören, Insektizide, die Insektenschädlinge zerstören, Fungizide, die pathogene Pilze zerstören, Zoozide, die schädliche Warmblüter zerstören usw.

HALOGENDERIVATE VON KOHLENWASSERSTOFFEN (halogenhaltige Kohlenwasserstoffe) sind Kohlenwasserstoffe, in deren Molekülen ein oder mehrere Wasserstoffatome durch Halogenatome ersetzt sind. Rohstoffe in der industriellen organischen Synthese, Lösungsmittel, Freone.

Im Boden zersetzt sich Wasserstoffperoxid aufgrund der Anwesenheit eines Katalysators schnell. In diesem Fall verdunstet der entstehende Sauerstoff größtenteils, ohne mit giftigen Substanzen zu reagieren, was den Neutralisationsprozess erschwert. Der Zweck der Erfindung besteht darin, die Vollständigkeit der Neutralisierung zu erhöhen und das Verfahren zur Neutralisierung von Böden und Böden von schwer zu oxidierenden toxischen Substanzen zu vereinfachen.

46. ​​​​Radionuklide aus dem Boden gelangen in Wasser und Luft und werden auch in biologische Migrationszyklen einbezogen, wodurch mehrere Wege der äußeren und inneren Exposition der Bevölkerung entstehen. Das Ausmaß dieser Prozesse wird von einer Reihe von Faktoren beeinflusst, die in erster Linie die Geschwindigkeit der vertikalen Migration bestimmen. Darunter sind anzugeben: die Art des Bodens, seine mineralische und organische Zusammensetzung, landschaftliche und geochemische Merkmale der Region, der physikalisch-chemische Zustand der abgelagerten Radionuklide und eine Reihe anderer.

Strontium reichert sich in grünen Pflanzen, insbesondere in Getreide (Getreide), an und gelangt über Backwaren in den menschlichen Körper. Über Heu (Futter) gelangt es in das Gewebe von Tieren (Kühen).

Wie radioaktives Strontium zeichnet sich Cäsium-137 durch eine hohe Mobilität in der äußeren Umgebung aus, insbesondere in der ersten Zeit nach seiner Ablagerung, sowie durch Nahrungsketten, die der Migration von Strontium-90 ähneln. Eine weitere mögliche Nahrungskette für die Migration von Radionukliden: Kontaminationsquelle – Heilpflanzen – Heilpflanzenrohstoffe – Arzneimittel – Mensch.

Adsorption ist die Absorption von Gasen, Dämpfen und Flüssigkeiten durch die Oberflächenschicht eines Feststoffs (Adsorbens) oder einer Flüssigkeit.

Die Hydrolyse von Estern erfolgt reversibel in einer sauren Umgebung (in Gegenwart einer anorganischen Säure) unter Bildung des entsprechenden Alkohols und der entsprechenden Carbonsäure.

Um das chemische Gleichgewicht in Richtung der Reaktionsprodukte zu verschieben, wird die Hydrolyse in Gegenwart eines Alkalis durchgeführt.

Historisch gesehen war das erste Beispiel einer solchen Reaktion die alkalische Spaltung höherer Fettsäureester zur Herstellung von Seife. Dies geschah im Jahr 1811, als der französische Wissenschaftler E. Chevreul. Durch Erhitzen von Fetten mit Wasser in einer alkalischen Umgebung gewann er Glycerin und Seifen – Salze höherer Carbonsäuren. Basierend auf diesem Experiment wurde die Zusammensetzung der Fette festgestellt; es handelte sich um Ester, jedoch nur um „Dreifachester“, Derivate des dreiwertigen Alkohols Glycerin – Triglyceride. Und der Prozess der Hydrolyse von Estern in einer alkalischen Umgebung wird immer noch „Verseifung“ genannt.

Zum Beispiel die Verseifung eines Esters aus Glycerin, Palmitin- und Stearinsäure:

Natriumsalze höherer Carbonsäuren sind die Hauptbestandteile fester Seife, Kaliumsalze sind die Hauptbestandteile flüssiger Seife.

Der französische Chemiker M. Berthelot führte 1854 die Veresterungsreaktion durch und synthetisierte erstmals Fett. Folglich ist die Hydrolyse von Fetten (sowie anderen Estern) reversibel. Die Reaktionsgleichung kann wie folgt vereinfacht werden:

Die enzymatische Hydrolyse von Fetten findet in lebenden Organismen statt. Im Darm werden Nahrungsfette unter dem Einfluss des Enzyms Lipase zu Glycerin und organischen Säuren hydratisiert, die von den Darmwänden absorbiert werden, und im Körper werden neue, für den jeweiligen Organismus charakteristische Fette synthetisiert. Sie gelangen über das Lymphsystem ins Blut und dann in das Fettgewebe. Von hier aus gelangen Fette in andere Organe und Gewebe des Körpers, wo sie im Stoffwechsel in den Zellen erneut hydrolysiert und dann nach und nach zu Kohlenmonoxid und Wasser oxidiert werden, wodurch die lebensnotwendige Energie freigesetzt wird.

In der Technik wird die Hydrolyse von Fetten genutzt, um Glycerin, höhere Carbonsäuren und Seife zu gewinnen.

Hydrolyse von Kohlenhydraten

Wie Sie sehen, sind Kohlenhydrate die wichtigsten Bestandteile unserer Nahrung. Darüber hinaus werden Di- (Saccharose, Laktose, Maltose) und Polysaccharide (Stärke, Glykogene) nicht direkt vom Körper aufgenommen. Sie unterliegen wie Fette zunächst einer Hydrolyse. Die Stärkehydrolyse erfolgt stufenweise.

Unter Labor- und Industriebedingungen wird Säure als Katalysator für diese Prozesse verwendet. Reaktionen werden durch Erhitzen durchgeführt.
Die Reaktion der Hydrolyse von Stärke zu Glucose unter der katalytischen Wirkung von Schwefelsäure wurde 1811 vom russischen Wissenschaftler K. S. Kirchhoff durchgeführt.
Im menschlichen und tierischen Körper erfolgt die Hydrolyse von Kohlenhydraten unter Einwirkung von Enzymen (Schema 4).

Durch die industrielle Hydrolyse von Stärke entstehen Glukose und Melasse (eine Mischung aus Dextrinen, Maltose und Glukose). Melasse wird in Süßwaren verwendet.
Dextrine haben als Produkt der teilweisen Hydrolyse von Stärke eine adhäsive Wirkung: Sie sind mit der Entstehung einer Kruste auf Brot und Bratkartoffeln sowie der Bildung eines dichten Films auf mit Malen bedecktem Leinen unter dem Einfluss von a verbunden heißes Eisen.

Ein anderes Polysaccharid, das Sie kennen – Cellulose – kann bei längerem Erhitzen mit Mineralsäuren ebenfalls zu Glucose hydrolysiert werden. Der Prozess verläuft Schritt für Schritt, aber kurz. Dieser Prozess liegt vielen Hydrolyseindustrien zugrunde. Sie dienen der Gewinnung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und technischen Produkten aus pflanzlichen Non-Food-Rohstoffen – Abfällen aus dem Holzeinschlag, der Holzverarbeitung (Sägemehl, Späne, Hackschnitzel), der Verarbeitung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen (Stroh, Samenschalen, Maiskolben usw.) .

Die technischen Produkte dieser Industrien sind Glycerin und Ethylenglykol. organische Säuren, Futterhefe, Ethylalkohol, Sorbit (sechsatomiger Alkohol).

Proteinhydrolyse

Die Hydrolyse kann unterdrückt werden (wodurch die hydrolysierte Salzmenge erheblich reduziert wird).

a) Erhöhen Sie die Konzentration des gelösten Stoffes
b) die Lösung abkühlen lassen;
a) eines der Hydrolyseprodukte in die Lösung einbringen; Ansäuern Sie beispielsweise die Lösung, wenn sie durch Hydrolyse sauer ist, oder alkalisieren Sie sie, wenn sie alkalisch ist.

Bedeutung von Hydrolyse

Die Hydrolyse von Salzen hat sowohl praktische als auch biologische Bedeutung.

Schon in der Antike wurde Mola als Waschmittel verwendet. Die Asche enthält Kaliumcarbonat, das in Wasser zu einem Anion hydrolysiert; die wässrige Lösung wird durch die bei der Hydrolyse gebildeten OH-Ionen seifig.

Heutzutage verwenden wir im Alltag Seife, Waschpulver und andere Reinigungsmittel. Der Hauptbestandteil von Seife sind Natrium- oder Kaliumsalze höherer Fettcarbonsäuren: Stearate, Palmitate, die hydrolysiert werden.

Der Zusammensetzung von Waschpulvern und anderen Reinigungsmitteln werden speziell Salze anorganischer Säuren (Phosphate, Carbonate) zugesetzt, die die Reinigungswirkung durch Erhöhung des pH-Werts der Umgebung verstärken.

Im fotografischen Entwickler sind Salze enthalten, die die nötige alkalische Lösung erzeugen. Dies sind Natriumcarbonat, Kaliumcarbonat, Borax und andere Salze, die durch das Anion hydrolysiert werden.

Wenn der Säuregehalt des Bodens nicht ausreicht, entwickeln die Pflanzen eine Krankheit – Chlorose. Seine Anzeichen sind eine Gelbfärbung oder Weißfärbung der Blätter sowie ein verzögertes Wachstum und eine verzögerte Entwicklung. Wenn der pH-Wert > 7,5 ist, wird ihm Ammoniumsulfatdünger zugesetzt, der durch die im Boden auftretende Hydrolyse des Kations zur Erhöhung des Säuregehalts beiträgt.

Die biologische Rolle der Hydrolyse bestimmter Salze, aus denen der Körper besteht, ist von unschätzbarem Wert.

Bitte beachten Sie, dass sich bei allen Hydrolysereaktionen die Oxidationsstufen der chemischen Elemente nicht ändern. Redoxreaktionen werden in der Regel nicht als Hydrolysereaktionen eingestuft, obwohl der Stoff mit Wasser interagiert.

Welche Faktoren können den Hydrolysegrad beeinflussen?

Wie Sie bereits aus der Definition wissen, ist Hydrolyse der Prozess der Zersetzung mit Wasser. In Lösung liegen Salze in Form von Ionen vor und ihre treibende Kraft, die eine solche Reaktion auslöst, wird als Bildung leicht dissoziierender Partikel bezeichnet. Dieses Phänomen ist charakteristisch für viele Reaktionen, die in Lösungen ablaufen.

Aber Ionen erzeugen bei der Wechselwirkung mit Wasser nicht immer leicht dissoziierende Partikel. Da Sie also bereits wissen, dass Salz aus einem Kation und einem Anion besteht, sind folgende Arten der Hydrolyse möglich:

Wenn Wasser mit einem Kation reagiert, kommt es zu einer Hydrolyse des Kations;
Wenn Wasser nur mit einem Anion reagiert, kommt es zu einer Hydrolyse am Anion;
Wenn ein Kation und ein Anion gleichzeitig mit Wasser reagieren, kommt es zu einer gemeinsamen Hydrolyse.

Da wir bereits wissen, dass es sich bei der Hydrolyse um eine reversible Reaktion handelt, wird der Zustand ihres Gleichgewichts von mehreren Faktoren beeinflusst, darunter: Temperatur, Konzentration der Hydrolyseprodukte, Konzentrationen der Reaktionsteilnehmer, Zusätze von Fremdstoffen. Wenn jedoch gasförmige Stoffe nicht an der Reaktion teilnehmen, beeinflussen diese Stoffe den Druck nicht, mit Ausnahme von Wasser, da seine Konzentration konstant ist.

Schauen wir uns nun Beispiele für Ausdrücke für Hydrolysekonstanten an:

Die Temperatur kann ein Faktor sein, der den Gleichgewichtszustand der Hydrolyse beeinflusst. Mit steigender Temperatur verschiebt sich also das Gleichgewicht des Systems nach rechts und in diesem Fall nimmt der Hydrolysegrad zu.

Wenn wir den Prinzipien von Le Chatelier folgen, sehen wir, dass sich das Gleichgewicht mit zunehmender Konzentration an Wasserstoffionen nach links verschiebt, während der Hydrolysegrad abnimmt, und mit zunehmender Konzentration sehen wir die Auswirkung auf die Reaktion in der zweiten Formel.

Mit der Konzentration der Salze können wir beobachten, dass sich das Gleichgewicht im System nach rechts verschiebt, allerdings nimmt der Hydrolysegrad, wenn wir den Prinzipien von Le Chatelier folgen, ab. Wenn wir diesen Prozess aus der Sicht einer Konstante betrachten, werden wir sehen, dass sich mit der Zugabe von Phosphationen das Gleichgewicht nach rechts verschiebt und deren Konzentration zunimmt. Das heißt, um die Konzentration der Hydroxidionen zu verdoppeln, muss die Konzentration der Phosphationen vervierfacht werden, obwohl sich der Wert der Konstante nicht ändern sollte. Daraus folgt, dass die Beziehung
wird um das Zweifache verringert.

Mit dem Verdünnungsfaktor kommt es gleichzeitig zu einer Verringerung der Partikel, die sich in der Lösung befinden, mit Ausnahme von Wasser. Wenn wir dem Prinzip von Le Chatelier folgen, sehen wir, dass sich das Gleichgewicht verschiebt und die Anzahl der Teilchen zunimmt. Diese Hydrolysereaktion erfolgt jedoch ohne Berücksichtigung von Wasser. In diesem Fall verschiebt sich die Verdünnung des Gleichgewichts in Richtung des Reaktionsverlaufs, also nach rechts, und es ist natürlich, dass der Hydrolysegrad zunimmt.

Die Gleichgewichtslage kann durch Zusätze von Fremdstoffen beeinflusst werden, sofern diese mit einem der Reaktionsteilnehmer reagieren. Wenn wir beispielsweise einer Kupfersulfatlösung eine Natriumhydroxidlösung hinzufügen, beginnen die darin enthaltenen Hydroxidionen mit Wasserstoffionen zu interagieren. In diesem Fall folgt aus dem Prinzip von Le Chatelier, dass die Konzentration schließlich abnimmt, sich das Gleichgewicht nach rechts verschiebt und der Hydrolysegrad zunimmt. Nun, wenn der Lösung Natriumsulfid zugesetzt wird, verschiebt sich das Gleichgewicht aufgrund der Bindung von Kupferionen zu praktisch unlöslichem Kupfersulfid nach links.

Fassen wir das untersuchte Material zusammen und kommen wir zu dem Schluss, dass das Thema Hydrolyse nicht kompliziert ist, es aber notwendig ist, klar zu verstehen, was Hydrolyse ist, ein allgemeines Verständnis der Verschiebung des chemischen Gleichgewichts zu haben und sich an den Algorithmus zum Schreiben von Gleichungen zu erinnern.

Quests

1. Wählen Sie Beispiele für organische Substanzen aus, die einer Hydrolyse unterliegen:
Glucose, Ethanol, Brommethan, Methanal, Saccharose, Methylameisensäure, Stearinsäure, 2-Methylbutan.

Schreiben Sie Gleichungen für Hydrolysereaktionen auf; Geben Sie im Fall einer reversiblen Hydrolyse die Bedingungen an, die eine Verschiebung des chemischen Gleichgewichts in Richtung der Bildung des Reaktionsprodukts ermöglichen.

2. Welche Salze werden hydrolysiert? Welche Umgebung können wässrige Salzlösungen aufweisen? Nennen Sie Beispiele.

3. Welche Salze unterliegen einer Kationenhydrolyse? Schreiben Sie Gleichungen für ihre Hydrolyse auf und geben Sie das Medium an.

Sie wissen, dass gemäß der Theorie der elektrolytischen Dissoziation in einer wässrigen Lösung gelöste Partikel mit Wassermolekülen interagieren. Eine solche Wechselwirkung kann zu einer Hydrolysereaktion führen (von griech. hydro – Wasser, lyse – Zersetzung, Zerfall).

Verschiedene Stoffe unterliegen einer Hydrolyse: anorganisch – Salze, Metallcarbide und -hydride, Nichtmetallhalogenide; organisch – Haloalkane, Ester und Fette, Kohlenhydrate, Proteine, Polynukleotide.

Hydrolysereaktionen können reversibel und irreversibel ablaufen. Schauen wir uns verschiedene Fälle dieses Prozesses und seine Bedeutung an.

Hydrolyse organischer Substanzen

1. Die Hydrolyse von Halogenalkanen dient der Gewinnung von Alkoholen.

Durch die Anwesenheit von Alkali (OH-) können Sie die entstehende Säure „binden“ und das Gleichgewicht in Richtung Alkoholbildung verschieben.

2. Die Hydrolyse von Estern erfolgt reversibel in einer sauren Umgebung (in Gegenwart einer anorganischen Säure) unter Bildung des entsprechenden Alkohols und der entsprechenden Carbonsäure:

Um das chemische Gleichgewicht in Richtung der Reaktionsprodukte zu verschieben, wird die Hydrolyse in Gegenwart eines Alkalis durchgeführt.

Historisch gesehen war das erste Beispiel einer solchen Reaktion die alkalische Spaltung höherer Fettsäureester zur Herstellung von Seife. Dies geschah im Jahr 1811, als der französische Wissenschaftler E. Chevreul durch Erhitzen von Fetten mit Wasser in einer alkalischen Umgebung Glycerin und Seifen – Salze höherer Carbonsäuren – gewann. Basierend auf diesem Experiment wurde die Zusammensetzung der Fette festgestellt; es stellte sich heraus, dass es sich um Ester handelte, aber nur um „Dreifachkomplexe“, Derivate des dreiwertigen Alkohols Glycerin – Triglyceride. Und der Prozess der Hydrolyse von Estern in einer alkalischen Umgebung wird immer noch als Verseifung bezeichnet.

Zum Beispiel die Verseifung eines Esters aus Glycerin, Palmitin- und Stearinsäure:

Natriumsalze höherer Carbonsäuren sind die Hauptbestandteile fester Seife, Kaliumsalze sind die Hauptbestandteile flüssiger Seife.

Der französische Chemiker M. Berthelot führte 1854 die Veresterungsreaktion durch und synthetisierte erstmals Fett. Folglich ist die Hydrolyse von Fetten (sowie anderen Estern) reversibel. Die Reaktionsgleichung kann wie folgt vereinfacht werden:

Die enzymatische Hydrolyse von Fetten findet in lebenden Organismen statt. Im Darm werden Nahrungsfette unter dem Einfluss des Enzyms Lipase zu Glycerin und organischen Säuren hydrolysiert, die von den Darmwänden aufgenommen werden, und im Körper werden neue, charakteristische Fette synthetisiert. Sie gelangen über das Lymphsystem ins Blut und dann in das Fettgewebe. Von hier aus gelangen Fette in andere Organe und Gewebe des Körpers, wo sie im Stoffwechsel in den Zellen erneut hydrolysiert und dann nach und nach zu Kohlenmonoxid (IV) und Wasser oxidiert werden, wodurch die lebensnotwendige Energie freigesetzt wird.

In der Technik wird die Hydrolyse von Fetten genutzt, um Glycerin, höhere Carbonsäuren und Seife zu gewinnen.

3. Wie Sie wissen, sind Kohlenhydrate die wichtigsten Bestandteile unserer Nahrung. Darüber hinaus werden Disaccharide (Saccharose, Laktose, Maltose) und Polysaccharide (Stärke, Glykogen) nicht direkt vom Körper aufgenommen. Sie unterliegen wie Fette zunächst einer Hydrolyse.

Die Hydrolyse von Disacchariden wie Saccharose kann durch die folgende Gleichung dargestellt werden:

Die Stärkehydrolyse verläuft stufenweise; sie lässt sich schematisch wie folgt darstellen:

Schema 4
Umwandlung von Kohlenhydraten in lebenden Organismen

oder kürzer:

Unter Labor- und Industriebedingungen wird Säure als Katalysator für diese Prozesse verwendet. Reaktionen werden durch Erhitzen durchgeführt.

Die Reaktion der Hydrolyse von Stärke zu Glucose unter der katalytischen Wirkung von Schwefelsäure wurde 1811 vom russischen Wissenschaftler K. S. Kirchhoff durchgeführt.

Im menschlichen und tierischen Körper erfolgt die Hydrolyse von Kohlenhydraten unter Einwirkung von Enzymen (Schema 4).

Durch die industrielle Hydrolyse von Stärke entstehen Glukose und Melasse (eine Mischung aus Dextrinen, Maltose und Glukose). Melasse wird in Süßwaren verwendet.

Dextrine haben als Produkt der teilweisen Hydrolyse von Stärke eine klebende Wirkung: Sie sind mit der Entstehung einer Kruste auf Brot und Bratkartoffeln sowie der Bildung eines dichten Films auf gestärkter Wäsche unter dem Einfluss eines heißen Bügeleisens verbunden .

Ein anderes Polysaccharid, das Sie kennen – Cellulose – kann bei längerem Erhitzen mit Mineralsäuren ebenfalls zu Glucose hydrolysiert werden. Der Prozess geht Schritt für Schritt vor sich, kann aber kurz wie folgt geschrieben werden:

Dieser Prozess liegt vielen Hydrolyseindustrien zugrunde. Sie dienen der Gewinnung von Nahrungsmitteln, Futtermitteln und technischen Produkten aus pflanzlichen Non-Food-Rohstoffen – Abfällen aus dem Holzeinschlag, der Holzverarbeitung (Sägemehl, Späne, Hackschnitzel), der Verarbeitung landwirtschaftlicher Nutzpflanzen (Stroh, Samenschalen, Maiskolben usw.) .

Die technischen Produkte dieser Industrien sind Glycerin, Ethylenglykol, organische Säuren, Futterhefe, Ethylalkohol, Sorbit (sechswertiger Alkohol).

4. Sie wissen, dass Biopolymerproteine ​​– die Lebensgrundlage aller Lebewesen (vom Virus bis zum Menschen) – hauptsächlich aus α-Aminosäuren bestehen. Das erste Ziel bei der Untersuchung seiner Struktur ist die Ermittlung der Reihenfolge der Aminosäurereste, aus denen ein Proteinmolekül besteht. Und die schrittweise Proteinhydrolyse, die durch Erhitzen mit Säuren oder Laugen sowie durch die Einwirkung von Enzymen durchgeführt wird, hilft bei der Etablierung.

Da es sich bei allen Proteinen um Polypeptide handelt, lässt sich die vollständige Hydrolyse beispielsweise eines Tripeptids wie folgt darstellen:

Sie können sich auch den umgekehrten Vorgang vorstellen – den Prozess der Bildung eines Tripeptids aus Aminosäuren:

Der Prozess der Polypeptidbildung bezieht sich auf Polykondensationsreaktionen. Ähnliche Hydrolyse- und Polykondensationsreaktionen finden im Körper statt (Schema 5).

Schema 5
Umwandlung von Proteinen in lebenden Organismen

Es ist eine große Gruppe von Enzymen (Hydrolasen) bekannt, die die hochselektive Hydrolyse von Molekülen natürlicher Verbindungen katalysieren. Die meisten Methoden zur Untersuchung der Struktur von Biopolymeren basieren auf solchen Verfahren.

5. Der Prozess der Hydrolyse von Adenosintriphosphorsäure (ATP) spielt im Körper eine unermesslich wichtige Rolle. Dieser Stoff dient als Energiequelle für alle Arten biochemischer Reaktionen (Proteinaufbau, Muskelkontraktion usw.). Bei der Hydrolyse von ATP zu Adenosindiphosphorsäure (ADP) wird Energie freigesetzt:

Der umgekehrte Vorgang – die Bildung von ATP aus ADP – erfolgt unter Energieaufnahme. Folglich ist ATP ein universeller Energiestoff der Zelle, eine Art Energie-„Konservennahrung“, die die Zelle nach Bedarf verwendet.

Hydrolyse (von altgriechisch δωρ Wasser und λύσις Zersetzung) Altgriechisch. Eine der Arten chemischer Reaktionen, bei denen es bei der Wechselwirkung von Substanzen mit Wasser zu einer Zersetzung der ursprünglichen Substanz unter Bildung neuer Verbindungen mit Wasser kommt. Der Mechanismus der Hydrolyse von Verbindungen verschiedener Klassen: Salze, Kohlenhydrate, Proteine, Ester, Fette usw. weist erhebliche Unterschiede zwischen Kohlenhydraten, Proteinen, Estern und Fetten auf

Hydrolyse organischer Stoffe Lebende Organismen hydrolysieren bei Reaktionen unter Beteiligung von Enzymen verschiedene organische Stoffe. Enzyme Beispielsweise werden bei der Hydrolyse unter Beteiligung von Verdauungsenzymen Proteine ​​in Aminosäuren, Fette in Glycerin und Fettsäuren, Polysaccharide (zum Beispiel Stärke und Cellulose) in Monosaccharide (zum Beispiel Glucose) und Nukleinsäuren in freie zerlegt Nukleotide, Proteine, Aminosäuren, Fette, Glycerin, Fettsäuren, Polysaccharide, Stärke, Cellulose, Monosaccharide, Glucose, Nukleinsäuren, Säuren und Nukleotide. Wenn Fette in Gegenwart von Alkalien hydrolysiert werden, entsteht Seife; Die Hydrolyse von Fetten in Gegenwart von Katalysatoren dient der Gewinnung von Glycerin und Fettsäuren. Ethanol entsteht durch Hydrolyse von Holz, und Torfhydrolyseprodukte werden bei der Herstellung von Futterhefe, Wachs, Düngemitteln und anderen Fetten, Laugen, Seifen, Katalysatoren, Glycerin, Fettsäuren, Ethanol, Hydrolyse von Torf, Hefe, Wachsen und Düngemitteln verwendet .

1. Bei der Hydrolyse von Fetten entstehen 1) Alkohole und Mineralsäuren 2) Aldehyde und Carbonsäuren 3) einwertige Alkohole und Carbonsäuren 4) Glycerin und Carbonsäuren TESTANTWORT: 4 2. Die Hydrolyse unterliegt: 1) Acetylen 2 ) Zellulose 3) Ethanol 4 ) Methan ANTWORT: 2 3. Die Hydrolyse unterliegt: 1) Glucose 2) Glycerin 3) Fett 4) Essigsäure ANTWORT: 3

2. Reversible und irreversible Hydrolyse Fast alle betrachteten Reaktionen der Hydrolyse organischer Substanzen sind reversibel. Es gibt aber auch eine irreversible Hydrolyse. Eine allgemeine Eigenschaft der irreversiblen Hydrolyse besteht darin, dass eines (vorzugsweise beide) der Hydrolyseprodukte aus der Reaktionssphäre entfernt werden müssen in Form von: - SEDIMENT, - GAS. CaC + 2HO = Ca(OH) + CH Bei der Hydrolyse von Salzen: Al C + 12 HO = 4 Al(OH) + 3CH AlS + 6 HO = 2 Al(OH) + 3 HS CaH + 2 HO = 2Ca(OH ) + H

Die Hydrolyse von Salzen ist eine Art Hydrolysereaktion, die durch das Auftreten von Ionenaustauschreaktionen in Lösungen (wässrig) löslicher Elektrolytsalze verursacht wird. Die treibende Kraft des Prozesses ist die Wechselwirkung von Ionen mit Wasser, die zur Bildung eines schwachen Elektrolyten in ionischer oder molekularer Form („Ionenbindung“) führt. Elektrolytionen Man unterscheidet zwischen reversibler und irreversibler Hydrolyse von Salzen. HYDROLYSE VON SALZEN 1. Hydrolyse eines Salzes einer schwachen Säure und einer starken Base (Anionenhydrolyse). 2. Hydrolyse eines Salzes einer starken Säure und einer schwachen Base (Kationenhydrolyse). 3. Hydrolyse eines Salzes einer schwachen Säure und einer schwachen Base (irreversibel) Ein Salz einer starken Säure und einer starken Base unterliegt keiner Hydrolyse

1. Hydrolyse eines Salzes einer schwachen Säure und einer starken Base (Hydrolyse durch ein Anion): (die Lösung hat ein alkalisches Medium, die Reaktion verläuft reversibel, reversible Hydrolyse in der zweiten Stufe erfolgt in unbedeutendem Maße) 2. Hydrolyse von ein Salz einer starken Säure und einer schwachen Base (Hydrolyse durch ein Kation): (die Lösung hat ein saures Medium, die Reaktion verläuft reversibel, die Hydrolyse in der zweiten Stufe erfolgt in unbedeutendem Maße)

3. Hydrolyse eines Salzes einer schwachen Säure und einer schwachen Base: (Gleichgewicht wird in Richtung der Produkte verschoben, die Hydrolyse verläuft fast vollständig, da beide Reaktionsprodukte die Reaktionszone in Form eines Niederschlags oder Gases verlassen). Das Salz einer starken Säure und einer starken Base unterliegt keiner Hydrolyse und die Lösung ist neutral.

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SCHEMA FÜR DIE HYDROLYSE VON KUPFER(II)-CHLORID CuCl Cu(OH) HCl schwache Base starke Säure

Schreiben Sie die Hydrolysegleichungen: A) K S B) FeCl C) (NH)S D) BaI K S: KOH – starke Base HS – schwache Säure HYDROLYSE DURCH ANION SALZ SÄURES MITTEL ALKALIN K S + H O KHS + KOH 2K + S ² + H O K + HS + K + OH S² + H O HS + OH FeCl: Fe(OH) – schwache Base HCL – starke Säure HYDROLYSE DURCH KATIONENSALZ BASISISCH MITTELSÄURE FeCl + HO (FeOH)Cl + HCl Fe² + 2Cl + HO (FeOH) + Cl + H + Cl Fe² + HO (FeOH) + H

9. 1) Kaliumcarbonat 2) Ethan 3) Zinkchlorid 4) Fett unterliegen keiner Hydrolyse 10. Bei der Hydrolyse von Ballaststoffen (Stärke) können entstehen: 1) Glucose 2) nur Saccharose 3) nur Fructose 4 ) Kohlendioxid und Wasser 11. Mediumlösung als Ergebnis der Hydrolyse von Natriumcarbonat 1) alkalisch 2) stark sauer 3) sauer 4) neutral 12. Hydrolyse wird 1) CH 3 COOK 2) KCI 3) CaCO 3 4) unterzogen Na 2 SO 4 ANTWORT: 9 - 2; ; ;

Basierend auf dem universellen Konzept der „Hydrolyse“ zeigen Sie die Einheit der Welt organischer und anorganischer Substanzen. Nutzen Sie das Integrationspotenzial dieses Konzepts, zeigen Sie die internen und interdisziplinären Zusammenhänge der Chemie auf und vermitteln Sie eine klare Vorstellung von der praktischen Bedeutung Hydrolyseprozesse in der belebten und unbelebten Natur und im Leben der Gesellschaft machen die Schüler mit der Essenz der Hydrolyse von Salzen vertraut und lehren, wie man Gleichungen für die Hydrolyse verschiedener Salze aufstellt.

Ausrüstung und Reagenzien: Lösungen von HCI, HNO 3, NaOH, Na 2 CO 3, AICI 3, KNO 3, FeCI 3; Stück CaC 2; Reagenzgläser, Gestelle, Indikatorlösungen und Sets mit universellem Indikatorpapier.

Unterrichtsform. Vortrag.

Unterrichtsfortschritt

Hydrolyse ist die Reaktion des metabolischen Abbaus von Stoffen mit Wasser.

Der Hydrolyse unterliegen:organische und anorganische Stoffe.

Hydrolysereaktionen können sein:reversibel und irreversibel.

1. Hydrolyse organischer Substanzen :

A) Hydrolyse von Halogenalkanen: C 2 H 5 CI + H 2 O -> C 2 H 5 OH + HCI
B) Hydrolyse von Estern: CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O -> CH 3 COOH + C 2 H 5 OH
B) Hydrolyse von Fetten:

D) Hydrolyse von Disacchariden: C 12 H 22 O 11 + H 2 O -> C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
D) Proteinhydrolyse:

H 2 N – CH 2 – CO – NH – CH 2 – CO – NH – CH 2 – COOH + H 2 O-> 3H 2 N – CH 2 COOH

E) Hydrolyse von Polysacchariden: (C 6 H 10 O 5 ) n + H 2 O -> n C 6 H 12 O 6

2. Hydrolyse binärer anorganischer Stoffe :

A) Hydrolyse von Karbiden: CaC 2 + 2H 2 O -> Ca(OH) 2 + C 2 H 2
B) Hydrolyse von Halogeniden: SiCl 4 + 3 H 2 O -> H 2 SiO 4 + 4 HCI
B) Hydrolyse von Hydriden: NaH + H 2 O ->NaOH + H 2
D) Hydrolyse von Phosphiden: Mq 3 P 2 + 6H 2 O ->3 Mq(OH) 2 + 2PH 3
D) Hydrolyse von Sulfiden: AI 2 S 3 + 6H 2 O -> 2AI(OH) 3 + 3 H 2 S.

Wenn einige Salze in Wasser gelöst werden, erfolgt nicht nur ihre Dissoziation in Ionen und die Hydratation von Ionen spontan, sondern auchProzess der Hydrolyse von Salzen.

Hydrolyse von Salzen ist ein protolytischer Prozess der Wechselwirkung von Salzionen mit Wassermolekülen, wodurch Moleküle oder Ionen mit geringer Dissoziation entstehen.

Aus Sicht der protolytischen Theorie besteht die Hydrolyse von Salzionen in der Übertragung eines Protons von einem Wassermolekül auf ein Salzanion oder Salzkation (unter Berücksichtigung seiner Hydratation) auf ein Wassermolekül. Je nach Art des Ions wirkt Wasser also entweder als Säure oder als Base, und Salzionen sind jeweils eine konjugierte Base oder eine konjugierte Säure (in einer wässrigen Lösung eines Salzes ist ein Überschuss an freiem H vorhanden).+ oderOH – und die Salzlösung wird sauer oder alkalisch.

Für die Hydrolyse von Salzionen gibt es drei mögliche Möglichkeiten:

• Hydrolyse durch Anion – ein Salz, das ein starkes Basenkation und ein schwaches Säureanion enthält;
• Hydrolyse durch Kation – Salze, die ein Kation einer schwachen Base und ein Anion einer starken Säure enthalten;
• Hydrolyse sowohl des Kations als auch des Anions – Salze, die ein Kation einer schwachen Base und ein Anion einer schwachen Säure enthalten.

Betrachten wir die Fälle der Hydrolyse

Hydrolyse durch Anion. Salze, die Anionen schwacher Säuren enthalten, zum Beispiel Acetate, Cyanide, Carbonate, Sulfide, reagieren mit Wasser, da diese Anionen konjugierte Basen sind, die mit Wasser um ein Proton konkurrieren und es zu einer schwachen Säure binden können:

Bei dieser Wechselwirkung steigt die Konzentration der OH-Ionen - , und daher liegt der pH-Wert wässriger Lösungen von durch Anionen hydrolysierten Salzen immer im alkalischen BereichpH > 7. Die Hydrolyse mehrfach geladener Anionen schwacher Säuren erfolgt hauptsächlich in Schritt I. Arbeit der Studierenden gemäß Aufgabenblatt

Zur Charakterisierung des Gleichgewichtszustandes bei der Hydrolyse von Salzen wird die Hydrolysekonstante K verwendet G , was während der Hydrolyse durch Anion gleich ist:

wobei K H2O – ionisches Produkt von Wasser; ZU A ist die Dissoziationskonstante der schwachen Säure HA.

Gemäß dem Le-Chatelier-Prinzip der Verschiebung des chemischen Gleichgewichts sollte zur Unterdrückung der entlang des Anions auftretenden Hydrolyse der Salzlösung ein Alkali als Lieferant des OH-Ions zugesetzt werden - , entsteht bei der Hydrolyse eines Salzes durch ein Anion (ein Ion mit dem gleichen Namen wie das Hydrolyseprodukt).

Hydrolyse durch Kation. Salze, die schwache basische Kationen enthalten, beispielsweise Ammonium-, Aluminium-, Eisen- und Zinkkationen, interagieren mit Wasser, da es sich um konjugierte Säuren handelt, die ein Proton an Wassermoleküle abgeben oder OH-Ionen binden können – Wassermoleküle bilden eine schwache Base:

Kt + + H 2 O-> KtOH + H + pH< 7

NH 4 + + H 2 O -> NH 3 + H 3 O +

Fe 3+ + H 2 O -> FeOH 2+ + H + ;

FeOH 2+ + H 2 O -> Fe(OH) + 2 + H + ;

II – Stufe

Fe(OH) + 2 + H 2 O ->Fe(OH) 3 + H + III – Stufe + Bei dieser Wechselwirkung steigt die Konzentration an H-Ionenund daher liegt der pH-Wert wässriger Lösungen von durch das Kation hydrolysierten Salzen immer im sauren Bereich< 7. Гидролиз многозарядных катионов слабых оснований в основном протекает по I ступени.

pH-Wert + Um die entlang des Kations auftretende Hydrolyse zu unterdrücken, sollte der Salzlösung eine Säure als Lieferant des H-Ions zugesetzt werden

, entsteht bei der Hydrolyse eines Salzes zu einem Kation (einem Ion mit dem gleichen Namen wie das Hydrolyseprodukt). Schülerarbeit gemäß Aufgabenblatt Hydrolyse durch Kation und Anion.

In diesem Fall nehmen sowohl Kationen als auch Anionen gleichzeitig an der hydrolytischen Reaktion mit Wasser teil und die Reaktion des Mediums wird durch die Art des starken Elektrolyten bestimmt. Wenn die Hydrolyse von Kation und Anion gleichermaßen verläuft (Säure und Base sind gleichermaßen schwache Elektrolyte), dann reagiert die Salzlösung neutral; zum Beispiel eine wässrige Lösung von Ammoniumacetat NH 4 CH 3 COO hat pH = 7, weil pK

a (CH 3 COOH) = 4,76 und pK b (NH 3 *H 2 O) = 4,76.< 7) , например нитрит аммония NH Wenn in der Lösung die Hydrolyse des Kations vorherrscht (die Base ist schwächer als die Säure), reagiert die Lösung eines solchen Salzes schwach sauer (pH-Wert).

4 NEIN 2

(pKa (HNO 2 ) = 3,29).

Wenn in der Lösung die Hydrolyse durch Anionen vorherrscht (die Säure ist schwächer als die Base), reagiert die Lösung eines solchen Salzes leicht alkalisch (pH > 7), beispielsweise Ammoniumcyanid NH4СN

(pKa (HCN) = 9,31).

Arbeit der Studierenden gemäß Aufgabenblatt

Einige Salze, die am Kation und am Anion hydrolysieren, beispielsweise Sulfide oder Carbonate von Aluminium, Chrom, Eisen (III), werden vollständig und irreversibel hydrolysiert, da bei der Wechselwirkung ihrer Ionen mit Wasser schwerlösliche Basen und flüchtige Säuren entstehen , was zur Vervollständigung der Reaktion beiträgt:

AI 2 (CO 3 ) 3 + 3 H 2 O -> 2 AI (OH) 3 + 3 CO 2 ; Cr 2 S 3 + 6 H 2 O -> 2 Cr(OH) 3 + 3 H 2 S

Mechanismus der irreversiblen Hydrolyse 2 In Lösungen zweier Salze, zum Beispiel Natriumsulfid (Na 3 S) und Aluminiumchlorid (AICI), einzeln betrachtet stellt sich das Gleichgewicht ein: S

2– + H 2 O -> HS – + OH -

AI 3+ + H 2 O -> AIOH 2+ + H + Die Hydrolyse ist auf Stufe I beschränkt. Beim Mischen dieser Lösungen entstehen H-Ionen + und OH –

neutralisieren sich gegenseitig, der Austritt dieser Ionen aus der Reaktionssphäre in Form von leicht dissoziiertem Wasser verschiebt beide Gleichgewichte nach rechts und aktiviert die nachfolgenden Hydrolysestufen: HS – + H 2 O -> H 2 S + OH – 3 Der Hydrolysegrad ist gleich dem Verhältnis der Anzahl der hydrolysierten Salzmoleküle zur Gesamtzahl der gelösten Moleküle.

A) Temperatur, B) Lösungskonzentration, C) Art des Salzes (Art der Base, Art der Säure).

Einflussfaktoren auf den Hydrolysegrad:

Die Hydrolysetiefe von Salzen hängt maßgeblich von äußeren Faktoren ab, insbesondere vonTemperatur Und Lösungskonzentration . Beim Kochen von Lösungen schreitet die Hydrolyse von Salzen viel tiefer voran, und das Abkühlen der Lösungen verringert im Gegenteil die Hydrolysefähigkeit des Salzes.

Eine Erhöhung der Konzentration der meisten Salze in Lösungen verringert auch die Hydrolyse, und eine Verdünnung von Lösungen erhöht die Hydrolyse von Salzen merklich.

Hydrolyse ist ein endothermer Prozess, der größtenteils reversibel ist. Nach dem Prinzip der Verschiebung des chemischen GleichgewichtsHydrolyse zu unterdrücken– Die Temperatur sollte gesenkt werden, die Konzentration des ursprünglichen Salzes sollte erhöht werden, eines der Hydrolyseprodukte (Säuren – H) sollte in die Lösung eingeführt werden+ , Alkalien – OH - ); um die Hydrolyse zu verbessern– Die Temperatur sollte erhöht werden, die Lösung sollte verdünnt werden, die Bindung eventueller Hydrolyseprodukte (H+ oder OH - ) in Moleküle des schwachen Elektrolyten H 2 O

Bedeutung von Hydrolyse

Hydrolytische Prozesse spielen zusammen mit Auflösungsprozessen eine wichtige Rolle im Stoffwechsel.

1. Sie sind mit der Aufrechterhaltung des Säuregehalts von Blut und anderen physiologischen Flüssigkeiten auf einem bestimmten Niveau verbunden. Die Wirkung vieler Chemotherapeutika hängt mit ihren Säure-Base-Eigenschaften und ihrer Neigung zur Hydrolyse zusammen.
2. Geochemische Prozesse.

(pKa (HCN) = 9,31).