مستخدم:Majdoleen 88/ملعب

التحلل المائي

التحلّل المائي:يعرف تفاعل الحلمهة أوالحلمأةأو التميؤ أو التحلّل المائي و هي كلمة لغة يونانية معناها تفكك الرابطة الكيميائية بإضافة الماء , مثلا عند تفكك الكربوهيدرات إلى مركباتها السكرية بواسطة التحلل المائي , يتحلل السكروز إلى غلوكوز و فركتوز وتسمى هذه العملية " التّسكّر ". بشكل عام فإن عملية التحلل المائي أوالتسكّر هي بلغة الكيمياء تعني تفاعل( الأيون السالب )الأنيون أو (الأيون الموجب) أو كلاهما مع جزيئات الماء نتيجة لتغير قيمة الرقم الهيدروجيني و التي يتم فيها كسر رابطة الأوكسجين و الهيدروجين الأحادية,و يمكن القول عن تفاعل التحلّل المائي أنه عكس تفاعل التكثيف (تفاعل التكاثف) حيث يتم في تفاعل التكثيف ارتباط جزيئين معا لتكوين جزيء أكبر و طرد جزيء الماء خارجا ,بينما في التحلل المائي يتم إضافه ماء لكسر الرابطة.

• 
  Hydrolysis.png الميكايكية العامة لتفاعلات التحلل المائي ( في هذه الصوره يظهر الاتزان الكيميائي بين التحلل المائي لليمين و تفاعل التكثيف لليسار )

أنواعها:

التحلل المائي في العادة هي عملية كيميائية يتم فيها إضافة جزيء الماء إلى المادة , في بعض الأحيان هذه الإضافة تسبب تفكك جزيء الماء نفسه و تفكك الماده الأخرى إلى جزئين , وفي هذه التفاعلات أحد أجزاء المركب المراد تفكيكه يأخذ أيون الهيدوجين الموجب .

الأملاح :

الأنواع الشائعة للتحلل الكيميائي تحدث عندما تذوب أملاح الأحماض الضعيفة أو القواعد الضعيفة أو (كلاهما) في الماء , يتأين الماء تلقائيا إلى أيون الهيدروكسيدالسالب و أيون الهيدروجين الموجب ( الهيدرونيوم ), و أيضا يتفكك الملح إلى أيونات موجبة و أيونات سالبة تسمى كاتيون و أنيون بالترتيب .فمثلا أسيتات الصوديوم تتفكك بالماء منتجة أيونات الأسيتيتات وأيونات الصوديوم , تتفاعل أيونات الصوديوم قليلا مع أيونات الهيدروكسيد بينما الاسيتات تتحد مع أيونات الهيدرونيوم أو( أيونات الهيدروجين )الموجبة لإنتاج حمض الأ سيتك و كنتيجه نهائيه يتبقى لدينا فائض من أيونات الهيروكسيد السالبة و التي تجعل الوسط قاعديا .

الأحماض القوية أيضا تتفكك في الماء أو تتحلل مائيا , فمتلا عند تفكك حمض الكربيتيك (H₂SO₄) في الماء يكون مصاحب للتحلل المائي لإعطاء أيون الهيدرونيوم و ثنائي السلفات والذي يعتبر ( مرافق حمض الكبريتيك ( القاعدي)).

الإسترات و الأميد :

من الشائع جدا التحليل المائي للحموض و القواعد المحفزة , أحد الأمثلة هي التحلل المائي للأميدات و الأسترات وتحدث عندما يهجم النّيكليوفايل ( و هي جزئ أو أيون يمنح إلكترونات لجزئ اخر مثل أيون الهيدوكسيد) على الكربون في مجموعة الكربونيل الموجوده في الإستر أو الأميد , في المحاليل المائية القاعدية , يكون أيون الهيدروكسيد أفضل كنيكليوفيل من الجزيئات القطبية مثل الماء . في الأ حماض تصبح مجموعة الكربونيل موجبة الشحنة مما يسهّل عملية الهجوم النيوكليوفيليعلى هذه امجموعة من قبل أيون الهيدروكسيد السالب , النواتج من عمليتي التحليل المائي هي مركبات فيها مجموعات الحمض الكربوكسيلي .

و ربما من أقدم الطرق التجارية للتحلل المائي للإيستر و أشهرها هي عملية التصبن ( صنع الصابون ),و تتم من خلال التحلل المائي للدهون الثلاثية و هي ثلاثيه الجلسيرايدات بوجود محلول مائي من هيدروكسيد الصوديوم (NaOH), و يتكون خلال هذه العملية الجليسيرول و تتفاعل الأحماض الدهنية مع القاعدة محولة إياه إلى أملاح و هذه الاملاح هي ما يسمى ب الصابون المستعمل في بيوتا .

بالإضافة لذلك في الكائنات الحية يتم التحلل المائي ل ATP بوجود أنزيمات حيث تساعد هذه الأنزيمات على حدوث عملية التحلل المائي للبروتينات و الدهون و الزيوت و الكربوهيدرات , و كمثال على هذا أحد هذه الأنزيمات هو بروتياز و هو الانزيم المسؤول عن عملية الهضم و ذلك بالتحليل المائي للروابط الببتيدية في البروتينات .

على أي حال البروتييز لايحفز التحليل المائي لكل أنواع البروتينات , إنه يعمل فقط على البروتينات التي لها شكل كيميائي معين بحيث يتم وضع مجموعة الأميد في مكانها المناسب لعملية التحفيز . كذلك ان لم يدخل البروتين تماما داخل تجويف الانزيم فلن يحدث له أي تحليل مائي أ بدا , حيث يجب أن يكون هناك تناسب بين شكل الأنزيم و شكل البروتين لأن الأنزيم ينثني بشكل معين حتى يعمل تجويف مناسب تماما للبروتين المراد تحليله و هذا التجويف يكون فيه المجموعات المحفزة , و لذلك فإن الروتينات التي ليس لها الشكل المناسب لتجويف الأنزيم لن يحدث لها تحلل مائي وهذا يحقق النزاهة للبروتينات الأخرى مثل الهرمونات , و بالتالي يكمل النظام الحيوي عمله بشكل طبيعي .

خلال عملية التحليل يتحول الأميد إلى حمض كروكسيلي و أمين أوأمونيا و( الذي يتحول مباشرة إلى أملاح الأمونيا بوجود الحمض) , إحدى مجموعتي الأوكسجين الموجودة على الحمض الكربوكسيلي جاءت من جزئ الماء أما الأمونبا فياخذ أيون الهيدروجين , عملية التحليل المائي للببتيدات تعطي أحماض أمينية.

معظم البوليمرات عديدة الأميدات تمثل[النايلون 6.6] حيث يتحلل مائيا بوجود أحماض قوية , هذه العملية تؤدي إلى تحلل البوليمر . لهذا السبب تفشل منتجات النايلون عندتعرضها لكيات قليلة من الماء الحمضي , و يتعرض البوليستر أيضا لتفاعلا ت تحطم البوليمر مثل المبلمرات و تسمى بيئيا بعملية التكسير الإجهادي .

ATP أدينوسين ثلاثي الفوسفات :

التحلل المائي مهم في أجسمنا و له علاقة بطاقة عمليات الأيض و التخزين , حيث أن كل الخلايا بحاجة إلى الطاقة وذلك بسببين : السبب الأول هو التحضير الحيوي للجزيئات الصغيرة و الكبيرة , و النقل النشط للأيونات و الجزيئات خلال غشاء الخلية , لا يتم استخدام الطاقة المستمدة من أكسدة الطعام مباشرة , و لكن عبر سلسلة من التتفاعلات الطويلة والمعقدة التفاعلات , و يتم توجيه الطاقة إلى جزيئ خاص لتخزين الطاقة ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات ) . جزيء (ATP) الذي يطرح الطاقه وقت الحاجة ,و يحتوي على روابط بيروفوسفاتية ( وهي الرّوابط المتكونة عندما ترتبط وحدتي فوسفات معا ) التي تنتج طاقة عند اللزوم , يتم التحليل المائي للأدينوسين ثلاثي الفوسفات بطريقتين هما : هي بإزالة الفوسفات الطرفية لتكوين (ADP) أدينوسين ثنائي الفوسفات و الفوسفات غير العضوية ,و الطريقة الثانية هي بإزالة الفوسفات الثنائية الطرفية لإنتاج (AMP) أدينوسين أحادي الفوسفات بالإضافة إلى البيروفوسفيت , يحدث بالعادة لجزيء (AMP) انقسامات أخرى و يتحلل إلى جزيئيه الفوسفاتيين, تحدث هذه التفاعلات من خلال سلسلة من التفاعلات من خلال التحلل المائي للروابط الفوسفاتية .

السّكريات المتعددة:

ترتبط السّكريات الأحادية معا بروابط بين جزيئات السكر و تتكون من روابط تكون فيها ذرة الأوكسجين في منتصف الرابطة بين جزيئات السكر الأحادية وتسمى هذه الروابط (الروابط الغلايكوسيدسة ) و التي يمكن أن تتحطم عن طريق التحلل المائي للسّكريات المتعددة و ينتج عنها سكريات أحادية أو سكريات ثنائية أوسكريات ثلاثية أو عديدة السكريات ذات السلاسل القصيره أو عديدة السكريات ذات السلاسل الطويلة كالمبلمرات , بالترتيب.

• 
  السكروز : تتمثل الرابطة بين جزيئات السكر الأحادية بواسطة ذرة الاوكسجين التي في الوسط و التي تربط بين جزيئي السكر الأحاديين.

يسمى الأنزيم الذي يحلل الروابط السكرية بين جزيئات السكريات الأحادية ب( كلايكوسايديز ) أو (كلايغوسايد هايدولايسز ) , و يتعبر أكثر سكر ثنائي مشهور هو (سكر المائدة) السكروز ,و التحلل المائي للسكروز يعطي غلوكوز و فركتوز, يمكن أيضا استخدام السكراز ( وهو أنزيم هاضم يفرز من الأمعاء الدقيقة ) المصنع باستخدام انفرتاز( و هو أنزيم يحفز التحلل المائي للسكروز ) لتحويل السكروز إلى ما يسمى بالسكر المحول .

اللاكتيز ( وهو أنزيم ينتج من عدة أعضاء من جسم الإنسان ) أساسي في التحليل المائي الهضمي للاكتوز في الحليب ,و أغلب البالغين لا يتنجون اللاكتيز و لا يستطيعون هضم اللاكتوز في الحليب .

التحليل المائي لعديد السكريات و تحويلا إلى سكريات ذائبة تسمى عملية "التّسكّر ", يتم استخدام مشروب الشعير المصنع من الشعير يستعمل كمصدر ل بيتا أميليز لتكسير روابط النشا إلى السكر الثنائي المالتوز والذي تستخدمه الخميره لعمل مشروب الخمر , أما بعض أنزيمات الأميليز ممكن أن تحول النشا الى غلوكوز و عديد السكر , و أول مادة يتم تحللها بالماء هي سيلوبيوز بواسطه أنزيم السليولوز , ثم يكمل السيليوبيوز التحلل مائيا و ينتج سيليولوز بواسطة أنزيم سليلاز(أنزيم لتحليل السليلوز ) , و يتم بعدها التحلل المائي للسيليلوز لإنتاج الغلوكوز و بيتا غلوكووسايديز ( و هو أنزيم محفز لعملية التحلل المائي للروابط السكرية و تنتج عن هذه العملية الغلوكوز )

الأيونات المائية الفلزية :

الأيونات الفلزية هي عبارة عن أحماض لويس و عند اذابتها في الماء تكون أيونات مائية فلزية صيغتها الكيميائيه هي ⁺M(H₂O)_n^m حيث يحدث لهذه الأيونات المائية تحلل مائي إلى حد كبير أو صغير , و أول خطوة في عملية التحليل المائي تكتب من خلال العلاقة التالية:

⁺M(H₂O)_n^m+ + H₂O ⇌ M(H₂O)_n−1(OH)^(m−1)+ + H₃O

الأيونات الموجبة المائية تسلك سلوك حموض لويس حسب نظرية برونستد لوري للحموض و القواعد , و التي تضعف رابطة الهيدروجين و الأوكسجين الموجوده في جزيء الماء المرتبط , مما يسهّل خروج ذره الهيدروجين الموجبةأويسمى البروتون من جزيئ الماء .

ثابت التفكّك (pKa) لهذا التكافؤ هو أكثر أو أقل خطيّة وذلك حسب نسبة قيمة الشحنة \ الحجم للأيون الفلزي , فمثلا الأيونات التي لها شحنة قليلة هي أحماض ضعيفة جدا ويحدث لها تحلل مائي غير ملحوظ مثل أيون الصوديوم الموجب ⁺Na,أما الأيونات ثنائية التكافؤ كبيرة الحجم مثل Ca²⁺, Zn²⁺, Sn²⁺ Pb⁺² إن ثابت التفكّك الحمضي لها تكون قيمته 6 أو أكثر لذلك لن تصنّف على أنها حموض ,و لكن الجزيئات الصغيرة الحجم و ثنائيّة القطب مثل ⁺Be² يحدث لها تحليل مائي مكثّف وواسع , أما الجزيئات ثلاثيّة التكافؤ مثل ⁺Al³⁺ and Fe³ تعتبرحموض ضعيفة حيث أن pKa لها تقارن بحمض الخل .

لوحظ أن محاليل الأملاح مثل BeCl₂ و Al(NO₃)₃ في الماء هي حمضيّة ,يمكن تخفيف أو إيقاف عملية التحليل المائي بإضافة حمض قوي مثل حمض النيتريك لجعل المحلول أكثر حمضية .

تميل عملية التحلل المائي للمضي قدما مع ارتفاع الرقم الهيدروجيني للمحلول مؤديا في بعض الحالات إلى ترسيب أيون الهيدروكسيد السالب وانتاج مركبات مثل (Al(OH)₃ أو( AlO(OH, و هذه المواد هي المكونات الرئيسية للبوكسيت و تعرف ب ( لاتيريت ) و هي عبارة عن تربة و صخور غنية بالحديد و الألمنيوم.

ثابت الحلمهة أو ثابت التحلّل المائي

ثابت الحلمهة أو ثابت التحلل المائي (Hydrolysis constant): عبارة عن ثابت التوازن لتفاعل الحلمهة (تحلل الماء) .

على سبيل المثال ، إذا كان الملح المعدني مثل كلوريد الألمونيوم AlCl₃ يذوب في محلول مائي ، فإن الأيونات المعدنية الموجبة (الكاتيونات) تتصرف على أنها حمض لويس ، وتتحلل جزيئات الماء في المذيب .

⁺Al³⁺ + 2 H₂O → AlOH²⁺ + H₃O

ثابت التحلل المائي لهذا التفاعل كما هو موضح :

[K_hydrolysis = [H₃O⁺] * [AlOH²⁺] / [Al⁺³

في شكل أكثر عمومية ، يمكن وصف ثابت التحلل المائي على النحو التالي :

[K_a = [H₃O⁺] * [A^-] / [HA

حيث ^-A يمثل أي قاعدة ، وHA يمثل أي حمض .

انظر أيضا :

• أدينوسين ثلاثي الفوسفات
• خواص البوليمرات
• تفاعلات التكثيف
• ثابت التميؤ

المصادر:

تصنيف:كيمياء الاتزان تصنيف:التفاعل الكيميائي