Реакції гідролізу сполук біогенних елементів
Гідроліз є окремим випадком сольволіза. У загальному випадку під гідролізом розуміють реакцію обмінного розкладання між водою і відповідним з’єднанням.
Згідно Протолітична теорії, іонний гідроліз не розглядається як особливе явище, а вважається звичайним явищем переходу протона від кислоти до основи. Хімізм гідролізу сполук, що розпадаються в розчині на іони, можна розглядати як результат поляризационного взаємодії іонів з їх гідратної оболонкою. Здатність іона до гідролізу визначається величиною заряду і розміром іона. Залежно від природи гідролізуемого іона розрізняють катіонний, аніонний і змішаний типи гідролізу.
Гідролізу катіонного типу піддаються солі, утворені слабкою основою. Чим вище заряд катіона і менше його розмір, тим сильніше поляризація зв’язку OH координованої молекули води при утворенні гідроксоаквакомплекса. З цього випливає, що чим слабкіше підстава, тим повніше протікає гідроліз, і, отже, більш кислою буде реакція середовища.
Розрахунок pH розчину солі, гідроліз по катіону, проводять за формулою: pH = 0,5pKa – 0,5lgc (HB +), де c (HB +) – концентрація катіона, в тому числі і гідратованого іона металу.
Гідролізу анионного типу піддаються солі, утворені слабкою кислотою. Чим більше негативний заряд і менший розмір аніона, тим легше він відриває протон від молекули води. Аніони багатоосновних кислот піддаються гідролізу східчасто.
В результаті анионного гідролізу реакція середовища стає лужний. Підстава, поєднане слабкою кислоті, може бути достатньо сильним, щоб в якійсь мірі конкурувати з гідроксид-іоном за протон. Деяка частина аніонів B – приєднує протони від молекул води, що входять до гідратну оболонку, вивільняючи гідроксид-іони. Конкуренція гідроксид-іонів буде тим більше, чим сильніше підставу, поєднане кислоті, тобто чим слабкіше кислота. Це можна підтвердити аналізом виразу константи гідролізу Kh (B-), що збігається за змістом з константою основності іонного підстави Kb (B-). У загальному випадку гідроліз по аніону можна записати так: B – + H2O ↔ HB + OH-. Гідролізу змішаного типу піддаються солі, утворені слабкою основою і слабкою кислотою. У розчинах таких солей в реакцію з молекулами води можуть вступати як катіони, вивільняючи протони, так і аніони, вивільняючи гідроксид-іони. Для визначення характеру середовища розчинів таких солей необхідно порівнювати між собою силу кислоти і основи. Наприклад, розчин CH3COONH4 має майже нейтральну реакцію середовища, тому що силовий показник оцтової кислоти 4,76, а гідроксиду амонію – 4,75. Обидва процеси
CH3COO – + H2O ↔ CH3COOH + OH – і NH4 + + H2O ↔ H3O + + NH3
Протікають з однаковою інтенсивністю, і концентрація [OH-] = = [H3O +]. Таким чином, рівновага автопротоліза води не порушується і pH ≈7. У деяких випадках гідроліз протікає повністю і незворотно, наприклад Al2S3 + 6H2O → 2Al (OH) 3 ↓ + 3H2S ↑ Це пояснюється тим, що іони, пов’язані сильних електролітів, є настільки слабкими протолітами, що не вступають у взаємодію з водою. Рівновага автопротоліза води в такому разі не порушується.
В організмі есенціальні елементи існують у вигляді гидратирующие-ванних, гідролізовані, але частіше у вигляді біоорганічних комплексів, що обумовлено особливостями будови їх атомів. У водних розчинах їх сполуки беруть участь в протолітічеських реакціях іонного гідролізу: по катіону, за аніоном або по катіонів та аніонів в залежності від будови їх атомів, концентрації та концентрації катіонів водню в розчині. З’єднання d-елементів в кислих розчинах знаходяться у вигляді гідратованих іонів [M (H2O) m] n +. При підвищенні pH розчинів гідратованих іони багатьох біоелементів, внаслідок великого заряду ядер їх атомів і невеликого розміру, наявності великої кількості вільних орбіталей, володіють сильним поляризующим дією на молекули води, акцепторной здатністю до гідроксид-іонів, піддаються гідролізу катіонного типу, утворюють міцні ковалентні зв’язки з OH-. Процес закінчується утворенням основних солей [M (OH) m] (nm) -. Процес гидролитического взаємодії може протікати з утворенням багатоядерних комплексів в результаті процесу полімеризації.
P-Елементи мають багато валентних електронів, що володіють різною енергією. В процесі реакції p-елементи можуть проявляти різну ступінь окислення. Біологічна дія високомолекулярних сполук p-елементів визначається атомами (N, P, S, O), в яких вони виступають в якості біологічно активних частинок, що володіють сильними нуклеофільнимі властивостями, характерними для полідентатних лігандів, до числа яких відносяться амінокислоти, поліпептиди, білки, вуглеводи, нуклеїнові кислоти, вітаміни. Для них характерні реакції комплексоутворення, амфотерні властивості, реакції гідролізу анионного типу. Дані властивості визначають їх участь в основних біохімічних процесах, що забезпечують стан ізогідріі. Вони утворюють білкові, фосфатні, гідрокарбонатні буферні системи, беруть участь у транспорті поживних речовин, продуктів метаболізму та інших процесах.
(2 votes, average: 3.00 out of 5)