La hidrólisis es un tipo de reacción química que ocurre entre el agua y otro compuesto. Durante la reacción, los enlaces químicos se rompen en ambas moléculas, lo que hace que se rompan. La molécula de agua se divide para formar iones de hidrógeno cargados positivamente (H +) e hidróxido cargados negativamente (OH-), y la otra molécula se divide en dos secciones más simples, también con cargas positivas y negativas. Los iones H + y OH- se adhieren a cada una de estas secciones. Estas reacciones tienen lugar cuando algunos compuestos iónicos, por ejemplo, ciertos ácidos, bases y sales, se disuelven en agua; están involucrados en procesos que son esenciales para la vida; se utilizan en algunos procesos industriales importantes, como la fabricación de jabón; y juegan un papel importante en la erosión de las rocas.
Compuestos ionicos
Los compuestos iónicos pueden ser ácidos, bases o sales, que son compuestos que resultan de la reacción de un ácido y una base. Están formados por cationes cargados positivamente y aniones cargados negativamente. Cuando se disuelven en agua, se dividen en cationes y aniones. Los aniones de ácidos débiles y los cationes de bases débiles reaccionarán con el agua hasta cierto punto, dando como resultado la hidrólisis.
Cuando una sal es el producto de un ácido fuerte y una base débil, el catión de la base se hidrolizará en agua. Por ejemplo, el cloruro de amonio (NH4Cl) es la sal de una base débil, amoníaco (NH3), y un ácido fuerte, clorhídrico (HCl). Cuando se disuelve en agua, se divide en cationes y aniones, NH4 + y Cl-, respectivamente. Sin embargo, el catión reaccionará con el agua hasta cierto punto al perder un ión de hidrógeno:
NH4 + + H2O NH3 + H3O +
Dado que esta reacción produce iones de hidronio (H3O +), la solución resultante es ácida. Cuando una sal es el producto de una base fuerte y un ácido débil, los aniones del ácido reaccionarán con el agua aceptando iones de hidrógeno (H +), dejando iones de hidróxido (OH-), lo que da una solución alcalina. La sal de un ácido fuerte y una base fuerte no se hidrolizará porque el anión del ácido y el catión de la base no reaccionan con el agua.
La vida
Muchos procesos que son esenciales para la vida implican la hidrólisis. Un ejemplo es la liberación de energía por la molécula de trifosfato de adenosina (ATP). Las células utilizan este compuesto para almacenar energía, que luego se puede liberar cuando se necesita. La molécula tiene tres grupos fosfato (PO4-), pero puede perder uno de estos grupos al reaccionar con el agua. En realidad, esta reacción consume una pequeña cantidad de energía, pero las reacciones posteriores del grupo fosfato libre liberan mucha más.
La hidrólisis también juega un papel vital en la descomposición de los alimentos en nutrientes de fácil absorción. La mayoría de los compuestos orgánicos de los alimentos no reaccionan fácilmente con el agua y, por lo general, se requiere un catalizador para permitir que estos procesos tengan lugar. Los catalizadores orgánicos que ayudan con las reacciones en los organismos vivos se conocen como enzimas. En el cuerpo, enzimas como las lipasas, carbohidrasas y proteasas catalizan las reacciones con grasas, carbohidratos y proteínas con agua.
Un ejemplo de hidrólisis es la descomposición del almidón, que es catalizada por la enzima amilasa. El almidón se descompone en moléculas más pequeñas, que consisten en el azúcar conocido como maltosa. La maltosa puede luego descomponerse en moléculas de glucosa, bajo la influencia de la enzima maltasa. En cada caso, el agua participa en el proceso, dividiéndose y añadiendo un grupo hidroxilo y un ión hidrógeno a las nuevas moléculas formadas a cada lado del enlace roto.
Industria
Muchos procedimientos industriales requieren la hidrolización de diversas sustancias para crear productos útiles. Sin embargo, a menudo, las materias primas para estos procesos no reaccionan fácilmente con las moléculas de agua, por lo que las reacciones se ven favorecidas por una variedad de medios, como alta presión, altas temperaturas y catalizadores. La hidrólisis de laboratorio generalmente requiere el uso de un catalizador, que típicamente es un ácido o álcali fuerte.
La hidrólisis se ha utilizado durante mucho tiempo en la producción de jabón. Durante este proceso, conocido como saponificación, la grasa se hidroliza en una reacción con el agua y el álcali fuerte, el hidróxido de sodio. La reacción produce sales de ácidos grasos, comúnmente conocidas como jabón. La saponificación a veces ocurre en pinturas al óleo antiguas cuando los ácidos grasos en la pintura al óleo reaccionan con los metales en los pigmentos de la pintura. Esto puede hacer que se desarrollen depósitos y grumos blancos en la superficie de las pinturas, aunque no se sabe por qué solo ocurre en algunas obras de arte y no en otras.
Desgaste
La hidrólisis es un proceso importante en la meteorización de las rocas. Varios minerales de silicato, como el feldespato, experimentan reacciones de hidrólisis lenta con el agua, formando arcilla y limo, junto con compuestos solubles. Este proceso es importante en la formación de suelos y para hacer que los minerales esenciales estén disponibles para las plantas.