Влияние различных факторов на гидролиз

Количественной характеристикой процесса гидролиза является степень гидролиза b. Степень гидролиза равна отношению числа молекул соли, подвергшихся гидролизу, к общему числу молекул соли в растворе:

Степень гидролиза зависит от природы соли, температуры и концентрации раствора. Степень гидролиза связана с константой гидролиза соотношением, аналогичным закону разбавления Оствальда:

.

Таким образом, гидролиз усиливается при разбавлении раствора.

Поскольку гидролиз большинства солей заканчивается установлением равновесия, влияние различных факторов на протекание гидролиза можно предсказать, используя принцип Ле Шаталье.

Гидролиз – это эндотермический процесс (так как является обратным экзотермическому процессу нейтрализации), поэтому при повышении температуры гидролиз усиливается.

Равновесие процесса гидролиза может быть смешено введением в раствор кислоты или основания. В соответствии с принципом Ле Шаталье гидролиз соли, образованной сильным основанием и слабой кислотой подавляется при добавлении щелочи (так как это означает увеличение концентрации одного из продуктов гидролиза - ионов ОН^-) и усиливается при добавлении кислоты (так как это означает уменьшение концентрации продукта гидролиза - ионов ОН^-). Гидролиз соли, образованной катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, по тем же причинам усиливается при добавлении щелочи и подавляется при добавлении кислоты. При гидролизе соли, образованной катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, продукты гидролиза катиона (ионы Н⁺) и аниона (ионы ОН^-) усиливают гидролиз друг друга.

Если в результате гидролиза соли образуются малорастворимые или газообразные продукты, которые удаляются из сферы реакции, то гидролиз необратим и протекает до конца. Такие соли водой полностью разлагаются и не могут существовать в водных растворах, например:

Al2S3+ 6H2O ® 2Al(OH)3+ 3H2S.

Рассмотрим примеры расчета рН растворов солей при гидролизе.

Пример1. Рассчитать рН 0,1М раствора NH₄Cl.

Хлорид аммония – это соль, образованная катионом слабого основания и анионом сильной кислоты, гидролизуется по аниону:

NH + H2O = NH4OH + H+

В соответствии с уравнением реакции гидролиза:

[NH₄OH] = [H⁺]

[NH₄⁺] = .

Так как степень гидролиза мала, то можно считать, что

[H⁺] <<

и

[NH₄⁺]»

Тогда

.

Используя полученное выражение, находим [H⁺] и рН раствора:

рН = -lg 7,46 10^-6 = 5,1

Пример 2. Рассчитать рН 0,1М раствора CH₃COONH₄.

Ацетат аммония – это соль, образованная катионом слабого основания и анионом слабой кислоты, гидролизуется по катиону и аниону:

CH3COO-+ NH + H2O = CH3COOH + NH4OH

Реакция среды раствора зависит от относительной силы кислоты и основания, образующих соль.

Концентрация ионов Н⁺ пропорциональна константе кислотности уксусной кислоты:

[H⁺] ~ K_a.

Концентрация ионов ОН^- пропорциональна константе основности гидроксида аммония:

[OH^-] ~ K_b.

Тогда

Решим полученное выражение относительно [H⁺]:

.

Умножим обе части уравнения на [H⁺]:

или

Отсюда

рН = -lg 9,8 10^-8 = 7,01

Роль реакций гидролиза в биохимических процессах

В общем случае под гидролизом понимают реакции разложения вещества водой. Гидролизу могут подвергаться соединения различных классов: белки, жиры, углеводы, эфиры, соли.

Роль гидролиза в биохимических процессах трудно переоценить. Прежде всего необходимо отметить ферментативный гидролиз, благодаря которому основные компоненты пищи – белки, жиры и углеводы – расщепляются на более мелкие фрагменты и способны усваиваться организмом.

Особую роль в росте и нормальном функционировании организма играет гидролиз АТФ. Этот процесс является основным источником свободной энергии для осуществления таких эндергонических процессов, как биосинтез белка, ионный транспорт, сокращение мышц, электрической активности нервных клеток.