HIDRÓLISE: EM QUE CONSISTE E EXEMPLOS DE REAÇÕES - QUÍMICA

A hidrólise é uma reação química que pode ocorrer em moléculas ou íons inorgânicos e orgânicos, e envolve a participação da água para a quebra de suas ligações. Seu nome se origina do grego, 'hidro' da água e 'lise' da ruptura.

A molécula de água, H ₂ O, estabelece um equilíbrio com os íons de sais de ácidos e bases fracos, conceito este que aparece pela primeira vez em estudos gerais de química e em química analítica. É, portanto, uma das reações químicas mais simples.

Equação geral para uma reação de hidrólise. Fonte: Gabriel Bolívar.

Em vários exemplos de hidrólise, a água sozinha é incapaz de quebrar uma certa ligação covalente. Quando isso ocorre, o processo é acelerado ou catalisado por acidificação ou alcalinização do meio; isto é, na presença de íons H ₃ O ⁺ ou OH ^-, respectivamente. Além disso, existem enzimas que catalisam a hidrólise.

A hidrólise ocupa um lugar especial no que diz respeito às biomoléculas, uma vez que as ligações que mantêm seus monômeros unidos são suscetíveis à hidrólise sob certas condições. Por exemplo, os açúcares são hidrolisados para quebrar os polissacarídeos em seus monossacarídeos constituintes, graças à ação das enzimas glicosidase.

O que é hidrólise?

A imagem acima explica o que é hidrólise. Observe que não apenas a molécula ou substrato (se as enzimas mediarem) quebram sua ligação, mas também a própria água, que "se quebra" em H ⁺ e OH ^-, onde H ⁺ termina com A, e OH ^- com B. AB Portanto, reage com uma molécula de água, dando origem a dois produtos, AH e B-OH.

A hidrólise, portanto, é a reação oposta à condensação. Na condensação dois produtos, dizer AH e B-OH, unem-se mediante a liberação de uma pequena molécula: a água. Na hidrólise, uma molécula é consumida, enquanto na condensação ela é liberada ou produzida.

Voltando ao exemplo dos açúcares, suponha que AB corresponda a um dímero de sacarose, onde A representa glicose e B representa frutose. A ligação glicosídica AB pode ser hidrolisada para dar origem aos dois monossacarídeos separadamente e em solução, e o mesmo acontece com os oligo e polissacarídeos se enzimas mediarem tais reações.

Observe que nesta reação, a de AB, a seta tem apenas uma direção; ou seja, é uma hidrólise irreversível. No entanto, muitas hidrólises são na verdade reações reversíveis que atingem o equilíbrio.

Exemplos de reações de hidrólise

- ATP

O ATP é estável entre valores de pH de 6,8 e 7,4. No entanto, em valores extremos de pH, ele hidrolisa espontaneamente. Nos seres vivos, a hidrólise é catalisada por enzimas conhecidas como ATPases:

ATP + H ₂ O => ADP + Pi

Essa reação é fortemente exergônica, uma vez que a entropia do ADP é maior que a do ATP. A variação da energia livre de Gibbs (ΔGº) é - 30,5 kJ / mol. A energia produzida pela hidrólise do ATP é usada em inúmeras reações endergônicas.

Reações acopladas

Em alguns casos, a hidrólise de ATP é usada para a conversão de um composto (A) em um composto (B).

A + ATP + H ₂ O <=> B + ADP + Pi + H ⁺

- Água

Duas moléculas de água podem reagir entre si na hidrólise aparente:

H ₂ O + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + OH ^-

É como se uma dessas moléculas de água se fraturasse em H ⁺ e OH ^-, o H ⁺ passando a se ligar ao átomo de oxigênio da outra molécula de água, que dá origem ao íon hidrônio, H ₃ O ⁺. Esta reação, ao invés da hidrólise, é sobre a autoionização ou autoprotólise da água.

- Proteínas

As proteínas são macromoléculas estáveis e para atingir sua hidrólise completa, nos aminoácidos que as constituem, são necessárias condições extremas; como a concentração de ácido clorídrico (6 M) e altas temperaturas.

No entanto, os seres vivos são dotados de um arsenal enzimático que permite a hidrólise de proteínas em aminoácidos no duodeno. As enzimas envolvidas na digestão das proteínas são quase totalmente secretadas pelo pâncreas.

Existem enzimas exopeptidases que degradam proteínas, começando em suas extremidades: aminopeptidase na extremidade amino e carboxipeptidase na extremidade carboxila. Enzimas endopeptidases exercem sua ação dentro da cadeia protéica, por exemplo: tripsina, pepsina, quimiotripsina, etc.

- Amidas e ésteres

As amidas, quando aquecidas em meio alcalino, dão origem a um ácido carboxílico e uma amina:

RCONH ₂ + H ₂ O => RCOO ^- + NH ₂

Os ésteres em um meio aquoso são hidrolisados a um ácido carboxílico e um álcool. O processo é catalisado por uma base ou um ácido:

RCO-OR '+ H ₂ O => RCOOH + R'OH

Esta é a famosa reação de saponificação.

- Base ácida

Na água, várias espécies são hidrolisadas para acidificar ou alcalinizar o meio aquoso.

Adicionar um sal básico

O acetato de sódio, um sal básico, se dissocia em água para dar íons Na ⁺ (sódio) e CH ₃ COO ^- (acetato). Sua basicidade se deve ao fato do acetato ser hidrolisado para gerar íons OH ^-, enquanto o sódio permanece inalterado:

CH ₃ COO ^- + H ₂ O <=> CH ₃ COOH + OH ^-

OH ^- é responsável pelo aumento do pH e se torna básico.

Adicionar um sal ácido

O cloreto de amônio (NH ₄ Cl) é formado pelo íon cloreto (Cl ^-) a partir do ácido clorídrico (HCl), um ácido forte e o cátion amônio (NH ₄ ⁺) a partir do hidróxido de amônio (NH ₄ OH), uma base fraca. Cl ^- não se dissocia em água, mas o cátion amônio se transforma em água da seguinte forma:

NH ₄ ⁺ + H ₂ O <=> NH ₃ + H ₃ O ⁺

A hidrólise do cátion amônio produz prótons que aumentam a acidez de um meio aquoso, para o qual se conclui que o NH ₄ Cl é um sal ácido.

Adicionar um sal neutro

O cloreto de sódio (NaCl) é um produto salino da reação de uma base forte (NaOH) com um ácido forte (HCl). Por dissolução de cloreto de sódio em água, o catião de sódio (Na ⁺) e o ani (Cl ^-) são produzidos. Ambos os íons não se dissociam na água, portanto não adicionam H ⁺ ou OH ^-, mantendo seu pH constante.

Portanto, o cloreto de sódio é considerado um sal neutro.

Referências

Mathews, CK, van Holde, KE e Ahern, KG (2002). Bioquímica. (Terceira edição). Editar. Pearson-Addison Wesley.
Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química (8ª ed.). CENGAGE Learning.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (13 de janeiro de 2019). Hidrólise: Definição e Exemplos. Recuperado de: Thoughtco.com
Theresa Phillips. (28 de abril de 2019). Uma explicação do processo de hidrólise. Recuperado de: thebalance.com
Os editores da Encyclopaedia Britannica. (2016, 16 de novembro). Hidrólise. Encyclopædia Britannica. Recuperado de: britannica.com
Wikipedia. (2019). Hidrólise. Recuperado de: en.wikipedia.org

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