Гидролиз

Гидро́лиз

(от Гидро... и греч. lýsis — разложение, распад)

реакция ионного обмена между различными веществами и водой. В общем виде Г. можно представить уравнением:

где А—В — гидролизующееся вещество, А—Н и В—ОН — продукты Г.

Равновесие в процессе Г. солей подчиняется Действующих масс закону. Если в результате Г. образуется нерастворимое или легколетучее вещество, Г. идёт практически до полного разложения исходной соли. В остальных случаях Г. солей проходит тем полнее, чем слабее соответствующая соли кислота или основание.

Если Г. подвергается соль, образованная слабой кислотой и сильным основанием, например KCN, 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 OH^-:

Раствор соли сильной кислоты и слабого основания, например NH₄Cl, — кислый

Если заряд катиона (или аниона) соли больше единицы, то Г. часто приводит к образованию кислых (или основных) солей в качестве продуктов первой ступени процесса, например:

CuCl₂ → Cu (OH) Cl → Cu (OH)₂.

Количественной характеристикой Г. солей может служить степень гидролиза (α), 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 CH₃COONa или хлорида аммония NH₄CI при 25 °С α = 0,01%, а для ацетата аммония CH₃COONH₄ α = 0,5%. С повышением температуры и разбавлением раствора степень Г. увеличивается.

Г. солей лежит в основе многих важных процессов в химической промышленности и лабораторной практике. Частичный Г. трёхкальциевого силиката является причиной выделения свободной извести при взаимодействии портландцемента с водой (см. Цемент). Благодаря Г. возможно существование буферных систем (См. Буферные системы), способных поддерживать постоянную кислотность среды. Такие растворы имеют и очень важное физиологическое значение — постоянная концентрация ионов Н⁺ необходима для нормальной жизнедеятельности организма. С Г. 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 Г. осуществляется в присутствии кислот (кислотный Г.) или щелочей (щелочной Г.). Гидролитическому расщеплению чаще всего подвергаются связи атома углерода с другими атомами (галогенами, кислородом, азотом и др.). Так, щелочной Г. галогенидов служит методом получения (в том числе и промышленного) спиртов и фенолов, например:

В зависимости от строения углеводородного радикала (R) и от условий реакции Г. галогенпроизводных может осуществляться как мономолекулярный (S_N1) или бимолекулярный (S_N2) процесс. В случае мономолекулярной реакции (См. Мономолекулярные реакции) вначале происходит ионизация связи углерод — галоген, а затем образующийся ион карбония реагирует с водой; щёлочь, если она добавлена, не влияет на скорость Г. и служит только для нейтрализации выделяющейся галогеноводородной кислоты и смещения равновесия:

В случае бимолекулярной реакции (См. Бимолекулярные реакции) скорость Г. прямо пропорциональна концентрации щёлочи:

R—Hal⁺ + HO^- → R—OH + Hal^-S_N2.

Исключительно важен Г. сложных эфиров (реакция, обратная этерификации):

Кислотный Г. сложных эфиров является обратимым процессом:

Щелочной Г. 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 Г. 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 «Г.» обычно применяется в органической химии также по отношению к некоторым процессам, которые более правильно было бы называть гидратацией (См. Гидратация); примером может служить превращение нитрилов кислот в амиды:

Г. 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. Г. в живом организме катализируется ферментами гидролазами (См. Гидролазы). 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.