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HIDRÓLISIS Se llaman reacciones de hidrólisis aquellas en que el agua y otro compuesto orgánico o inorgánico experimentan una doble descomposición XY + H2O + KCN + H2O C5H11Cl + H2O

HY +X(OH) HCN + K(OH) HCl + C5H11OH

En Química Inorgánica se suele considerar la hidrólisis como la reacción inversa de la neutralización; en cambio en química orgánica el criterio es mas amplio y se incluyen otras reacciones como la inversión de los azúcares, el desdoblamiento de las proteinas, la saponificación de las grasas y otros ésteres y la fase final de la síntesis de Grignard, todas las cuales pueden llevarse a cabo aunque en forma lenta e incompleta con agua solamente

TIPOS DE HIDRÓLISIS

Hidrólisis propiamente dicha, en la que se emplea sólo agua Hidrólisis con disoluciones acuosas de ácidos ,diluidos o concentrados Hidrólisis con disoluciones alcalinas, diluidas o concentradas Fusiones alcalinas, con pequeñas cantidades o sin nada de agua, pero a temperaturas elevadas Hidrólisis con enzimas como catalizadores

AGENTES HIDROLIZANTES • Agua: En realidad son raros los casos en que el agua por si misma sin otra ayuda, pueda verificar una hidrólisis completa. Normalmente se opera a temperaturas y presiones elevadas. Para que la reacción sea rápida y completa es casi siempre indispensable un agente acelerador, cualquiera que sea el mecanismo de la reacción. De estos los mas importantes son los álcalis, los ácidos y las enzimas hidrolizantes • Algunos casos de hidrólisis en los que se puede emplear el agua solamente: • Cuando se calientan las sales de diazonio con el agua, se hidrolizan completamente

C6H5N

N

H2O

C6H5OH

N2

HCl

Cl

El ácido benceno sulfónico produce,con vapor de agua benceno y ácido sulfúrico C6H5SO3H

H2O ( vapor)

C6H6

H2SO4

AGENTES HIDROLIZANTES

• Hidrólisis Ácida : En general la hidrólisis ácida, está extendida a gran clase de sustancias orgánicas ( ésteres, azúcares, amidas), encontrándose que en todos los casos el agua verifica la hidrólisis y el ácido acelera la reacción • El ácido sulfúrico suele ser el mas útil porque forma con muchos tipos de sustancias orgánicas compuestos intermedios muy suceptibles a la hidrólisis como ocurre en el procedimiento ácido de desdoblamiento de grasas, para obtener ácidos grasos, obtención de alcohol a partir de etileno e hidratación del acetileno para obtener aldehido

HIDRÓLISIS ALCALINA • Podemos considerar tres casos diferentes de hidrólisis con álcalis • 1.-Cuando se emplean concentraciones pequeñas de álcali como en la hidrólisis de ésteres y otros productos semejantes. • Es el ión hidroxilo el que cataliza la reacción • ester + H2O Na(OH) alcohol + ácido • 2.- Cuando se emplean cantidades suficientes de sosa cáustica • a presión y a elevada concentración para que se una con todo el ácido producido • • C6H5Cl + Na(OH) ac C6H5(OH) +NaCl+H2O • Reacción que suele ser seguida de esta otra

HIDRÓLISIS ALCALINA

C6H5OH + NaOH C6H5ONa + H2O 3.- Fusión de sustancias orgánicas con sosa o con potasa cáusticas .Como ejemplo la formación de carvacrol a partir del p-cimensulfonato sódico CH3

CH3 SO3Na

+

ONa

2NaOH

+

CH(CH3)2 CH(CH3)2

Seguida de la subsiguiente acidulación de la sal sódica

Na2SO 3 + H2O

HIDRÓLISIS ENZIMÁTICA

• Son muy pocas operaciones en gran escala que utilizan enzimas para efectuar hidrólisis • La ureasa se emplea algunas veces con fines analíticos • La acción de la invertasa sobre las melazas es utilizada en la fabricación de alcohol

• La hidrólisis compleja del almidón en maltosa y glucosa por acción de las amilasas es utilizada mucho en la Industria Cervecera

PRODUCTOS SUCEPTIBLES DE HIDRÓLISIS • Hidrocarburos no saturados • C2H2 + H2O CH3CHO • para producir aldehido y últimamente ácido acético. Se emplea como catalizador ácido sulfúrico que lleva sulfato mercúrico disuelto u óxido mercúrico en suspensión . • Hidratos de Carbono: La hidrólisis con ácidos o con enzimas de los azúcares con doce átomos de carbono ( sacarosa, maltosa) conduce a los correspondientes monosacáridos. almidón

H2O H ó enzimas

maltosa

H2O H o enzimas

D

glucosa

enzimas

CH3CH2OH etanol

Esteres : Los ésteres orgánicos de todas clases, incluyendo los de los hidratos de carbono son bastante suceptibles a la hidrólisis tanto por la acción de los ácidos como de las bases y en muchos casos de las enzimas. Cuando se trata de la hidrólisis de los ésteres es mas corriente designar el proceso como de saponificación

Productos Suceptibles de Hidrólisis Esteres

HCl

CH3COOC2H5 + H2O

CH3COOH

C2H5OH

C17H35COOCH2 C17H35COOCH

H2SO4

3H2O

CH3OH 3 C17H35COOH ac esteárico

CHOH

C17H35COOCH2

CH2OH glicerina

Eteres C6H5-O-C6H5 + H2 O

2C6H5OH

Haluros Orgánicos C2H5Cl

KOH ( alcohólica)

C2H5OH

+ KCl

Ácidos Sulfónicos: Los miembros alifáticos no se hidrolizan, mientras que los sulfato ácidos lo hacen fácilmente

C2H5OSO3H

+ H2O

C2H5OH

H2SO4

sulfato ácido de etilo

C6H5SO3H ac bencensulfónico

H2O vapor

C6H6

H2SO4

Cinética, Termodinámica y Mecanismo de la Hidrólisis • Desde el punto de vista termodinámico, la fuerza que mueve la reacción es la variación en energía libre, la cual se relaciona con la constante de equilibrio por: • •

ΔGo = -RTlnK Δ Go = Δ Ho - TΔSo

• La segunda ecuación muestra la relación directa del cambio de entalpía y del cambio entrópico con la energía libre de la reacción de hidrólisis.

TERMODINÁMICA

• C2H4 ( g) + H2O (g)

C2H5OH ΔH = -11000 cal/mol 2980K

• •

Variando la temperatura Temperatura

Δ Go cal

log K

298,2

-1705

1,25

351

-362

0,22

403

1457

- 0,70

600

7460

-2,72

• Cuando K= 1 Δ Go =0 esto ocurre a 363 o K Por debajo de éstas .

temperaturas ΔG es mas negativo con lo cual la reacción de hidratación del etileno está termodinámicamente favorecida sin embargo a temperaturas superiores K