ГІДРОЛІЗ

ГІДРОЛІЗ (грец. hydor — вода + lysis — розкладання, розпадання) — реакція обмінної взаємодії речовин з водою. У загальному вигляді Г. можна відобразити у рівнянні:

АВ + Н–ОН АН + ВОН,

де АВ — речовина, яка підлягає Г., АН і ВОН — продукти Г.

Г. підлягають хімічні сполуки, які належать до різних класів: солі, солеподібні ковалентні сполуки, ефіри, жири, вуглеводи, білки тощо.

Серед неорганічних сполук найчастіше гідролізуються солі. Якщо продукти Г. — розчинні речовини, то відбувається оборотний Г.; у разі утворення малорозчинних, летких речовин або слабких електролітів Г. необоротний. Продукти Г. солей визначають природою катіонів та аніонів: чим слабша кислота чи основа, яка утворила сіль, тим більшою мірою вібувається Г. Солі, утворені сильними основами та сильними кислотами, Г. не підлягають. Їх розчин не містить помітного надлишку Н⁺ або ОН^–-іонів. Середовище розчинів солей такого типу нейтральне (рН 7). Солі, утворені сильними основами та слабкими кислотами, внаслідок Г. мають лужне середовище (рН > 7), напр.: K⁺ + CN^– + H–OH K⁺ + OH^– + HCN. Це пояснюється тим, що аніон слабкої кислоти частково зв’язує іони Н⁺ води, завдяки чому в розчині накопичується деякий надлишок ОН^–-іонів. Г. солей багатоосновних кислот проходить практично лише за першим ступенем з утворенням кислих солей: 2Na⁺ + CO₃^2– + H–OH 2Na⁺ + HCO₃^– + OH^–. Розчин солі, утвореної слабкою основою та сильною кислотою, напр. NH4Cl, набуває ознак кислої реакції (рН < 7). NH₄⁺ + Cl^– + H–OH NH₃⋅H₂O + H⁺ + Cl^–. Г. солей, які містять багатозарядний катіон слабкої основи, проходить переважно за першим ступенем з утворенням основних солей: Zn²⁺ + 2Cl^– + H–OH ZnOH⁺ + 2Cl^– + H⁺.

Г. солей Sb (III), Bi (III), Sn (IV) відбувається у дві стадії з утворенням осадів оксосолей: Bi(NO₃)₃ BiOH(NO₃)₂ Bi(OH)₂NO₃ → BiONO₃↓. Продукт Г. бісмуту (ІІІ) нітрату — BiONO₃ — є основним діючим компонентом ЛП — бісмуту нітрату основного. Солі, утворені слабкою основою та слабкою кислотою, найбільш гідролізовані: CH₃COONH₄ + H–OH CH₃COOH + HN₃⋅H₂O; Al₂S₃ + 6H–OH → 2Al(OH)₃↓ + 3H₂S↑.

Кількісною характеристикою Г. є ступінь гідролізу h та константа гідролізу Кг. h — відношення концентрації гідролізованої солі n до її загальної концентрації у розчині См: h = . Ступінь Г. змінюється у межах від 0 до 100%, або від 0 до 1. Так, для 0,1 М розчинів CH₃COONа і NH₄Cl при T 25°С h = 0,1%, а для CH₃COONH₄ h = 0,5%. Показник h зростає з підвищенням температури та розведенням.

Значення константи гідролізу Кг характеризує здатність цієї солі підлягати Г.; чим більша Кг, тим більший ступінь (при однакових температурі та концентрації солі) перебігу Г.

Г. солей має велике значення у промисловості, лабораторній практиці. Завдяки Г. можливе існування буферних систем, які підтримують постійну кислотність середовища. Такі розчини мають важливе фізіологічне значення — постійна концентрація Н⁺-іонів необхідна для нормальної життєдіяльності організмів. Напр. біологічна роль солей NaHCO₃ і Na₂HPO₄, які входять до складу крові, полягає у підтримуванні концентрації Н⁺-іонів шляхом зміщення рівноваги: HCO₃^– + H–OH H₂CO₃ + OH^–; HPO₄^2- + H–OH H₂PO₄^– + OH^–.

Якщо в крові створюється надлишок Н⁺-іонів, вони зв’язуються ОН^–-іонами, наведені рівноваги зміщуються праворуч, а при надлишку ОН^–-іонів — ліворуч. Завдяки цьому рН крові здорової людини незначно змінюється відносно середнього значення 7,35.

Процес Г. солей має велике значення у фармації. У водних розчинах солі сильних основ та слабких кислот легко гідролізуються, внаслідок чого утворюються малорозчинні сполуки і спричиняють помутніння, що неприпустимо для ін’єкційних розчинів. Гідролітичні процеси підсилюються у кислому середовищі, яке може утворитися при розчиненні у воді СО₂. Напр. розчин натрію тіосульфату має середовище, близьке до нейтрального і при незначному зниженні рН розкладається з виділенням сірки:

Na₂S₂O₃ + 2H₂O → H₂S₂O₃ + 2NaOH

↓

S↓ + SO₂↑ + H₂O.

Для стабілізації розчину (рН 7,8–8,4) додають 20 г натрію гідрогенкарбонату на 1 л розчину.

Значний вплив Г. на геохімічні процеси: руйнування гірських порід, утворення мінералів, формування природних вод, ґрунтів тощо. Г. органічних сполук використовують для промислового одержання спиртів, фенолів, глюкози, мила, гліцерину, харчових органічних кислот.

Літ: Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия. — М., 1988; Карапетьянц М.Х. Введение в теорию химических процессов. — М., 1988.