Гидролиз (от гидро... и греч. lýsis — разложение, распад), реакция ионного обмена между различными веществами и водой. В общем виде Гидролиз можно представить уравнением:
где А—В — гидролизующееся вещество, А—Н и В—ОН — продукты Гидролиз
Равновесие в процессе Гидролиз солей подчиняется действующих масс закону . Если в результате Гидролиз образуется нерастворимое или легколетучее вещество, Гидролиз идёт практически до полного разложения исходной соли. В остальных случаях Гидролиз солей проходит тем полнее, чем слабее соответствующая соли кислота или основание.
Если Гидролиз подвергается соль, образованная слабой кислотой и сильным основанием, например K C N, раствор имеет щелочную реакцию; это объясняется тем, что анион слабой кислоты частично связывает образовавшиеся при диссоциации воды ионы Н+ и в растворе остаётся избыток ионов O H -:
Раствор соли сильной кислоты и слабого основания, например N H 4Cl, — кислый
Если заряд катиона (или аниона) соли больше единицы, то Гидролиз часто приводит к образованию кислых (или основных) солей в качестве продуктов первой ступени процесса, например:
Cu Cl 2 ® Cu (O H) Cl ® Cu (O H)2.
Количественной характеристикой Гидролиз солей может служить степень гидролиза (a), определяемая отношением концентрации гидролизованной части молекул к общей концентрации данной соли в растворе; в большинстве случаев она невелика. Так, в 0,1 молярных растворах ацетата натрия C H 3C O O Na или хлорида аммония N H 4C I при 25 °С a = 0,01%, а для ацетата аммония C H 3C O O N H 4 a = 0,5%. С повышением температуры и разбавлением раствора степень Гидролиз увеличивается.
Гидролиз солей лежит в основе многих важных процессов в химической промышленности и лабораторной практике. Частичный Гидролиз трёхкальциевого силиката является причиной выделения свободной извести при взаимодействии портландцемента с водой (см. Цемент ). Благодаря Гидролиз возможно существование буферных систем , способных поддерживать постоянную кислотность среды. Такие растворы имеют и очень важное физиологическое значение — постоянная концентрация ионов Н+ необходима для нормальной жизнедеятельности организма. С Гидролиз солей связан ряд геологических изменений земной коры и образование минералов, формирование природных вод и почв.
Гидролиз органических соединений — расщепление органического соединения водой с образованием двух или более веществ. Обычно Гидролиз осуществляется в присутствии кислот (кислотный Гидролиз) или щелочей (щелочной Гидролиз). Гидролитическому расщеплению чаще всего подвергаются связи атома углерода с другими атомами (галогенами, кислородом, азотом и др.). Так, щелочной Гидролиз галогенидов служит методом получения (в том числе и промышленного) спиртов и фенолов, например:
В зависимости от строения углеводородного радикала (R) и от условий реакции Гидролиз галогенпроизводных может осуществляться как мономолекулярный (S N 1) или бимолекулярный (S N 2) процесс. В случае мономолекулярной реакции вначале происходит ионизация связи углерод — галоген, а затем образующийся ион карбония реагирует с водой; щёлочь, если она добавлена, не влияет на скорость Гидролиз и служит только для нейтрализации выделяющейся галогеноводородной кислоты и смещения равновесия:
В случае бимолекулярной реакции скорость Гидролиз прямо пропорциональна концентрации щёлочи:
R—Hal+ + H O - ® R—O H + Hal-S N 2.
Исключительно важен Гидролиз сложных эфиров (реакция, обратная этерификации):
Кислотный Гидролиз сложных эфиров является обратимым процессом:
Щелочной Гидролиз сложных эфиров необратим, поскольку он приводит к образованию спирта и соли кислоты:
Этот процесс широко применяется в промышленности для получения спиртов и кислот, например при омылении жиров с целью получения глицерина и солей высших алифатических кислот (мыла).
Аналогично сложным эфирам гидролизуются амиды кислот:
Случаи Гидролиз углерод-углеродной связи сравнительно редки. К ним относятся, в частности, кетонное (действием кислот и разбавленных щелочей) и кислотное (действием концентрированной щёлочи) расщепление 1,3-дикарбонильных соединений, например ацетоуксусного эфира:
Термин «Гидролиз» обычно применяется в органической химии также по отношению к некоторым процессам, которые более правильно было бы называть гидратацией ; примером может служить превращение нитрилов кислот в амиды:
Гидролиз сложноэфирных, гликозидных (в углеводах) и амидных (в белках) связей играет огромную роль в жизнедеятельности любых организмов, например, в таких процессах, как усвоение пищи, передача нервных импульсов и т. п. Гидролиз в живом организме катализируется ферментами гидролазами . См. также Гидролиз растительных материалов .
Лит.: Киреев В. А., Курс физической химии, 2 изд., М., 1956; Реутов О. А., Теоретические проблемы органической химии, 2 изд., М., 1964.