DEFINICIJA
Hidroliza- proces interakcije tvari s vodom, uslijed čega se ona raspada na "sastavne dijelove".
U nizu organskih tvari koje se mogu hidrolizirati su: halogeni derivati alkana, esteri, alkoholati, ugljikohidrati, proteini, masti i nukleinske kiseline.
Visokomolekularne tvari se razgrađuju vodom na sastavne monomere; u jednostavnijim dolazi do kidanja veza ugljika s kisikom, halogenima, dušikom, sumporom i drugim supstituentima.
Često se organski spojevi hidroliziraju u prisutnosti kiselina, lužina ili enzima - kisela, alkalna i enzimska hidroliza.
Hidroliza organskih tvari
Haloalkani podliježu hidrolizi u alkalnom okruženju, što rezultira stvaranjem alkohola. Pogledajmo primjer kloropentana i klorofenola:
C5H11Cl + H2O (NaOH) → C5H11OH;
C 6 H 5 Cl + H 2 O (NaOH) → C 6 H 5 OH.
Esteri hidroliziraju u karboksilne kiseline i alkohole koji ih tvore. Pogledajmo primjer metil estera octene kiseline (metil acetat):
CH 3 COOCH 3 + H 2 O ↔ CH 3 COOH + CH 3 OH
Alkoholati- derivati alkohola se hidrolizom razlažu na odgovarajući alkohol i lužinu. Pogledajmo primjer natrijeva alkoksida:
C 2 H 5 ONa + H 2 O ↔ C 2 H 5 OH + NaOH
Ugljikohidrati hidroliziraju počevši od disaharida. Pogledajmo primjer saharoze:
C 12 H 22 O 11 + H 2 O → C 6 H 12 O 6 (glukoza) + C 6 H 12 O 6 (fruktoza)
Proteini i polipeptidi djelomično se podvrgavaju hidrolizi, tijekom koje nastaju aminokiseline:
CH 2 (NH 2)-CO-NH-CH 2 -COOH + H 2 O ↔ 2CH 2 (NH 2)-COOH
Tijekom hidrolize mast možete dobiti mješavinu viših karboksilnih kiselina i glicerola:
Nukleinske kiseline hidrolizirati u nekoliko faza. Prvo se proizvode nukleotidi, zatim nukleozidi, a zatim purinske ili pirimidinske baze, ortofosforna kiselina i monosaharid (riboza ili deoksiriboza).
Primjeri rješavanja problema
PRIMJER 1
hidroliza(od starogrčkog ?dshchs - voda i leuyt - razgradnja) - jedna od vrsta kemijskih reakcija solvolize, gdje se, kada tvari komuniciraju s vodom, izvorna molekula razgrađuje uz stvaranje novih spojeva. Hidrolizi su podložni spojevi raznih klasa: soli, ugljikohidrati, proteini, esteri, masti itd.
Hidroliza soli Interakcija iona soli s vodom, koja dovodi do stvaranja slabih molekula elektrolita, naziva se hidroliza soli.
Postoji nekoliko opcija za hidrolizu soli:
1. Hidroliza soli slabe kiseline i jake baze:
Na2CO3 + H2O = NaHCO3 + NaOH
CO 3 2? + H2O = HCO3? +OH?
- (otopina je alkalna, reakcija se odvija reverzibilan)
- 2. Hidroliza soli jake kiseline i slabe baze:
CuCl 2 + H 2 O = CuOHCl + HCl
Cu 2+ + H 2 O = CuOH + + H +
- (otopina je kisela, reakcija se nastavlja reverzibilan)
- 3. Hidroliza soli slabe kiseline i slabe baze:
Al 2 S 3 + 6H 2 O = 2Al(OH) 3 + 3H 2 S
- 2Al 3+ + 3S 2? + 6N 2 O = 2Al(OH) 3 (talog) + ZN 2 S (plin)
- (Hidroliza se u ovom slučaju odvija gotovo potpuno budući da oba produkta hidrolize izlaze iz reakcijske sfere u obliku taloga ili plina).
Sol jake kiseline i jake baze ne podliježe hidrolizi, a otopina je neutralna. Vidi također Elektrolitička disocijacija.
Hidroliza organskih spojeva-- cijepanje organskog spoja pomoću vode u dvije ili više tvari. G. se obično provodi u prisutnosti kiselina (kisela G.) ili lužina (alkalna G.). Veze ugljikovog atoma s drugim atomima (halogeni, kisik, dušik itd.) najčešće prolaze kroz hidrolitičko cijepanje. Dakle, alkalna hidroliza halogenida služi kao metoda za proizvodnju (uključujući industrijsku proizvodnju) alkohola i fenola, na primjer:
Hidroliza pesticida Jedan od načina pročišćavanja vode od pesticida - estera fosforne kiseline je hidrolitičko cijepanje. Mogućnost korištenja kemijske hidrolize kao metode pročišćavanja od POPs-a određena je uglavnom prirodom nastalih proizvoda transformacije, stupnjem stabilnosti i toksičnosti te njihovim učinkom na organoleptička svojstva vode. Maksimalna stabilnost FOP-a opažena je u kiseloj sredini. S povećanjem pH, povećava se brzina hidrolize. Izuzetak su diazinon, diazoxon, actellik, koji se odlikuju visokom stabilnošću u neutralnom okruženju.
Proučavanje kinetike i proizvoda hidrolize omogućilo je utvrđivanje da se alkalna hidroliza POP-a obično odvija cijepanjem veze fosfor-kisik (P-O(S)), dok je tijekom kisele hidrolize dominantno cijepanje veze ugljik-kisik. javlja se fragment (O(S)-R).
Za derivate karbaminske kiseline - karbamate, prisutnost esterske veze uzrokuje njihovu hidrolizu, čiji produkt je nestabilna karbaminska kiselina i hidroksi spoj. Shema za hidrolizu fenilkarbamata na primjeru kloriranog derivata izopropil-N-fenilkarbamata (IPC) je dana u nastavku: (stranica 37)
Nestabilna 3-klorofenilkarbaminska kiselina nastala tijekom hidrolize brzo se raspada u 3-kloroanilin i ugljikov monoksid (IV). Pokazalo se da su brzina hidrolitičkog cijepanja karbamata i priroda nastalih spojeva uglavnom određeni kemijskom prirodom tvari.
U slučaju hidrolize dinitrofenol estera detaljno je proučavana kinetika reakcija na primjeru najčešće korištenih predstavnika ove serije - akreksa i karatana. Njihova najveća dopuštena koncentracija, utvrđena sanitarno, iznosi 0,5-0,2 mg/dm 3. Pokazalo se da se u alkalnom okruženju hidroliza odvija primjetnom brzinom (vrijeme poluraspada 9-17 dana), te se stoga može koristiti kao metoda koja smanjuje i vrijeme i dozu reagensa u sljedećim fazama pročišćavanja vode. .
Do hidrolize uree dolazi izrazito u kiseloj ili alkalnoj sredini kada se zagrijava, uslijed čega se urea razgrađuje na amonijak i ugljikov dioksid. Ovaj se postupak preporučuje za pročišćavanje otpadnih voda od uree.
39. Fotodisocijacija (ili fotoliza) je kemijska reakcija u kojoj se kemijski spojevi razgrađuju pod utjecajem fotona elektromagnetskog zračenja. Fotoliza je dio fotosinteze koji se odvija u grani kloroplasta. Tijekom fotolize, svjetlost koju apsorbira klorofil pretvara se u kemijsku energiju, koja se zatim koristi za razdvajanje vode na vodik i kisik. Fotoliza vode temelji se na izravnoj dezintegraciji molekule vode pod utjecajem kvantne petine apsorbirane svjetlosti. Fotolizom vode oslobađaju se kisik i protoni. Kisik koji se oslobađa kao rezultat fotolize vode glavni je, ako ne i jedini čimbenik u formiranju zemljine atmosfere i održavanju ravnoteže kisika u njoj.
Fotosenzitivnost je pojava povećanja osjetljivosti organizma (najčešće kože i sluznice) na djelovanje svjetlosnog zračenja. Fotosenzibilizatori uzrokuju dvije vrste reakcija - fototoksične reakcije i fotoalergije. Fotoalergija nastaje kada UV zračenje kemijski promijeni tvar na koži tako da uzrokuje alergiju.
40. Površinski aktivne tvari (tenzidi) su kemijski spojevi koji, koncentrirajući se na granicu faza, uzrokuju smanjenje površinske napetosti. Glavna kvantitativna karakteristika surfaktanta je površinska aktivnost - sposobnost tvari da smanji površinsku napetost na granici - to je derivacija površinske napetosti u odnosu na koncentraciju tenzida kada C teži nuli. Na primjer, u oceanu, promjena površinske napetosti dovodi do smanjenja stope zadržavanja CO2 i kisika u vodenoj masi.
PJENJEVANJE VODE - stvaranje pjene u parnom kotlu na površini vode. Fenomen V. stoljeća. je uzrokovana prisutnošću izuzetno finih organskih tvari u vodi uz istovremenu prisutnost topivih soli (lužine, natrijev sulfat).
Alkilbenzensulfonat je sintetski anionski surfaktant, koji je mješavina natrijevih soli alkilbenzensulfonskih kiselina sa C10-C14 alkilnim supstituentima, ekološki prihvatljiv i biorazgradiv. Osnova sintetičkih deterdženata, pripravaka za pjenjenje, sredstava za vlaženje.
41. Prvenstveno su negativno pogođeni vodeni ekosustavi, tlo i vegetacija. Prirodne površinske vode imaju sposobnost puferiranja protiv stranih vodikovih i hidroksilnih iona, odnosno sposobnost održavanja konstantne pH vrijednosti blizu neutralne točke; izvan raspona pH vrijednosti = 4-13, kapacitet puferiranja je potpuno izgubljen. Čak i mala koncentracija aluminijevih iona (0,2 mg/l) pogubna je za ribe. Istodobno se fosfati, koji osiguravaju razvoj fitoplanktona i druge vodene vegetacije, spajaju s aluminijem i postaju nedostupni tim organizmima.
Povećanje kiselosti dovodi do pojave u vodi vrlo otrovnih iona teških metala - kadmija, olova i drugih, koji su prethodno bili dio spojeva netopivih u vodi i nisu predstavljali prijetnju živim organizmima.
Nedostatak hranjivih tvari i intoksikacija vodom dovode do svojevrsne "sterilizacije" vodenih tijela. Zakiseljena i otrovna voda uništava riblje kosture i ljušture školjkaša, a što je najvažnije, usporava reproduktivne procese. Zauzvrat, to dovodi do smanjenja populacija kopnenih životinja i ptica povezanih s vodenom biotom kroz trofičke lance (prehrambene lance).
“Mrtva voda” povećava nedostatak slatke vode zbog sve većeg gospodarskog i kućnog korištenja i njezinog zagađenja.
- 42. Dušik i fosfor kao biogeni elementi stalno su prisutni u vodnim površinama u obliku različitih spojeva nastalih razgradnjom organske tvari. Prekomjerno nakupljanje dušika, fosfora i drugih hranjivih tvari u vodenim tijelima dovodi do intenzivnog razvoja fitoplanktona (cvjetanja vode), poremećaja plinskog režima i taloženja pridnenih sedimenata. Tijekom razgradnje organskih tvari, osim toga, nastaju otrovni produkti: kadaverični otrovi, amonijak, nitriti i nitrati, hidrazin, hidroksilamin, sumporovodik, peroksidni spojevi, aldehidi i ketoni. Stoga se smrt ribe u takvim akumulacijama u pravilu javlja zbog niza čimbenika: poremećaja plinskog režima akumulacija i trovanja navedenim otrovnim tvarima.
- 43. Granulometrijski sastav (mehanički sastav, tekstura tla) - relativni sadržaj čestica različite veličine u tlu, stijeni ili umjetnoj smjesi, bez obzira na njihov kemijski ili mineraloški sastav. Granulometarski sastav važan je fizikalni parametar o kojem ovise mnogi aspekti postojanja i funkcioniranja tla, uključujući i plodnost.
Poroznost tla treba shvatiti kao ukupni volumen pora po jedinici volumena tla, izražen u postocima. Veličina pora i poroznost tla ovise o njegovom mehaničkom sastavu. Što je veća veličina pojedinih mehaničkih elemenata tla, odnosno njegova zrnatost, veća je veličina pora u homogenom tlu. Veličina prirodnih pora u tlu, prisutnost prirodnih ili umjetnih pukotina i kanala u njemu imaju značajan utjecaj na međudjelovanje tla sa zrakom i vodom, kao i sposobnost filtracije tla. To je ono što određuje njihovu higijensku važnost.
Higroskopnost (od starogrčkog ?gst - mokar i ukprEshch - promatram) je svojstvo nekih tvari da upijaju vodenu paru iz zraka. Plinovita voda koju tlo zadržava svojom hidrolizom naziva se higroskopnom. Uvijek ga ima u tlu (oko 10-12%), bez obzira koliko je potonje naizgled suho, ali ne može poslužiti za zadovoljenje potrebe biljaka za vodom.
Kiselost tla je sposobnost tla da ispoljava svojstva kiselina. Stvarna kiselost je pH otopine tla (u praksi se pH vodenog ekstrakta mjeri pri omjeru tlo:voda 1:2,5 za mineralna tla i 1:25 za tresetna tla). Povećana kiselost tla negativno utječe na rast većine kultiviranih biljaka smanjenjem dostupnosti niza makro i mikroelemenata, i obrnuto, povećanjem topljivosti toksičnih spojeva mangana, aluminija, željeza, bora itd., kao i pogoršanjem fizička svojstva. Za smanjenje kiselosti koristi se kalcizacija.
- 44. Teški metali nalaze se iu otpadnim vodama i u ispušnim plinovima, a zbog svoje toksičnosti i raširenosti predstavljaju posebnu opasnost za okoliš. Tipično se teški metali talože i izoliraju iz otpadne vode neutralizacijom sa sodom ili vapnom u obliku teško topivih hidroksida.
- 45. Pesticidi su skupni naziv za kemijska i biološka sredstva koja se koriste za suzbijanje štetnih organizama. U pesticide spadaju sljedeće skupine takvih tvari: herbicidi koji uništavaju korov, insekticidi koji uništavaju insekte štetočine, fungicidi koji uništavaju patogene gljive, zoocidi koji uništavaju štetne toplokrvne životinje itd.
HALOGENI DERIVATI UGLJIKOVODIKA (halogen-containing hydrocarbons) su ugljikovodici u čijim je molekulama jedan ili više atoma vodika zamijenjeno atomima halogena. Sirovine u industrijskoj organskoj sintezi, otapala, freoni.
U tlu se vodikov peroksid brzo raspada zbog prisutnosti katalizatora. U ovom slučaju, dobiveni kisik uglavnom isparava bez reakcije s otrovnim tvarima, što komplicira proces neutralizacije. Svrha izuma je povećati potpunost neutralizacije i pojednostaviti metodu neutralizacije tla i tla od teško oksidirajućih otrovnih tvari.
46. Radionuklidi iz tla dospijevaju u vodu, zrak, a također se uključuju u biološke migracijske cikluse, čime se stvaraju višestruki putevi vanjske i unutarnje izloženosti stanovništva. Na veličinu ovih procesa utječe niz čimbenika, prvenstveno onih koji određuju brzinu vertikalne migracije. Među njima treba navesti: vrstu tla, njegov mineralni i organski sastav, krajobrazne i geokemijske značajke regije, fizikalno-kemijsko stanje taloženih radionuklida i niz drugih.
Stroncij se nakuplja u zelenim biljkama, posebice u žitaricama (žitaricama), a u ljudski organizam ulazi preko pekarskih proizvoda. Preko sijena (krmiva) ulazi u tkiva životinja (krava).
Kao i radioaktivni stroncij, cezij-137 karakterizira velika pokretljivost u vanjskom okruženju, osobito u prvom razdoblju nakon taloženja, kao i kroz prehrambene lance koji su slični migraciji stroncija-90. Drugi mogući prehrambeni lanac migracije radionuklida: izvor kontaminacije - ljekovito bilje - ljekovite biljne sirovine - lijek - čovjek.
Adsorpcija je upijanje plinova, para i tekućina površinskim slojem krutine (adsorbensa) ili tekućine.
Obrazovni:
- razvijati sposobnost rješavanja problema, formuliranja hipoteze, njezine eksperimentalne provjere;
- poticati razvoj logičkog mišljenja u sposobnosti uspostavljanja uske veze između kemijskih pretvorbi u živoj i neživoj prirodi;
- usavršiti vještine rada s laboratorijskom opremom, reagensima, računalima i multimedijskim projektorima.
Obrazovni:
- njegovati brižan odnos prema svom zdravlju;
- nastaviti formirati znanstveni svjetonazor učenika.
Metode i metodičke tehnike:
- heuristički razgovor;
- poruke – izlaganja učenika;
- rad u laboratoriju;
- samostalan rad s knjigom, karticama, tablicama;
- rad s vizualnim pomagalima: računalo, multimedijski projektor;
- izvođenje testnih zadataka.
Oprema i reagensi:
Laboratorijski stalak s epruvetama, Petrijevom zdjelicom, alkoholnom lampom, indikatorskim papirom za određivanje medija za šećer, otopinama škroba, bjelančevina, enzima želučanog soka, otopine 3,5-klorovodične kiseline, enzima sline (ptijalin), komadića kruha, krumpira, banane. , grožđe , otopina joda, vaza s voćem i povrćem.
TIJEKOM NASTAVE
Ulazak u lekciju
Učitelj, nastavnik, profesor: Bok dečki! Drago mi je što vas vidim na lekciji koja završava jedan od najzanimljivijih odjeljaka "Kemijske reakcije". Danas ćemo govoriti o hidrolizi organskih spojeva, na temelju vašeg znanja iz kolegija biologije i kemije. Ponovit ćemo i usustaviti prethodno stečeno znanje koristeći eksperiment i kemijsku teoriju. Zapišite temu lekcije u svoje bilježnice (pomoću multimedijskog projektora tema i ciljevi lekcije prikazuju se i čitaju na ekranu).
Obnavljanje znanjaUčitelj, nastavnik, profesor: Sve životinje, uključujući i ljude, heterotrofi su i zahtijevaju različite sirovine i izvore energije za sintezu brojnih spojeva koji čine stanice tijela.
Ako pogledate naš jelovnik očima kemičara (obratite pažnju na vazu s povrćem i voćem), ispada da je naša hrana složena mješavina raznih kemijskih spojeva. Iako su svi pomiješani tako da se ne mogu razlikovati po izgledu, možemo ih identificirati kemijski.
Važna komponenta hrane su ugljikohidrati. Nalaze se u raznim namirnicama. Ugljikohidrati uključuju škrob. Odredimo prisutnost škroba u kruhu, krumpiru, bananama. Koja tvar služi kao reagens za škrob?
Učenik: Škrob se može prepoznati pomoću otopine joda, koja daje tamnoplavu boju.
Učiteljica: Napraviti pokus određivanja škroba u uzorcima (kruh, krumpir, banana, učenici izvode pokus i rezultate zapisuju u svoje bilježnice).
Laboratorijski rad
Tablica br. 1
Učitelj: Unaprijed je stručna skupina učenika ispitala sok od grožđa (jer se reakcija odvija tijekom vremena). Predstavnik grupe će nas obavijestiti o rezultatima ispita (bit će navedeno prezime i ime studenta).
Student: Indikatorski papir je umočen u sok od grožđa i nakon četrdeset minuta je promijenio boju. Usporedbom boje indikatorskog papira s posebnom vagom zaključili smo da u grožđu ima glukoze.
Učitelj: Dečki, imate ove indikatorske papiriće na svojim stolovima, pogledajte ih i usporedite s rezultatima pokusa (upišite rezultate u tablicu br. 1).
Glavni dio sata
Učitelj, nastavnik, profesor: Kada jedemo hranu, ona prolazi kroz promjene u našem tijelu. Što se događa s tvarima u tijelu?
Student: Podvrgavaju se hidrolizi.
Učitelj, nastavnik, profesor:Što je hidroliza?
Student: Hidroliza je reakcija metaboličke razgradnje tvari s vodom.
Učitelj, nastavnik, profesor: Hidroliziraju se razne tvari: haloalkani, esteri, masti, ugljikohidrati, proteini, polinukleotidi. Razmotrimo kemiju procesa hidrolize haloalkana (zapisivanje jednadžbe reakcije na ploču, učenici je zapisuju u bilježnicu).
Esteri se podvrgavaju hidrolizi (saponifikaciji). Zahvaljujući njemu, sastav masti je 1811. godine ustanovio francuski znanstvenik E. Chevrel. (Pogledajte dijagram 1).
Što se događa s prehrambenim tvarima u živim organizmima?
Učitelj: Jedna od najvažnijih funkcija probavnog sustava (demonstrirana je tablica "Probavni sustav") je kemijska obrada hrane, uslijed koje se složene organske tvari pretvaraju u jednostavnije. Oni se apsorbiraju u unutarnju okolinu, a zatim ih koriste stanice tijela.
Progutavši dovoljnu količinu hrane, opskrbljujemo se potrebnim tvarima i dobivamo dovoljnu količinu energije. Ali prije primanja potrebnih tvari, hrana je podvrgnuta napadu enzima u tijelu i hidrolizi. I tek tada, zdrobljenu hranu tijelo apsorbira.
Učitelj: Prije razmatranja hidrolize proteina, prisjetimo se njegovog sastava (prikazana je tablica "Struktura proteina").
Učenik: Proteini se sastoje od -aminokiselina.
Učitelj: Reći će nam kako dolazi do hidrolize proteina u organizmu (navedeno je ime i prezime učenika koji je pripremio prezentaciju na temu „Hidroliza proteina“).
Student: Budući da su proteini polipeptidi, potpuna hidroliza npr. tripeptida može se prikazati na sljedeći način.
(Kroz multimedijski projektor prikazana je razgradnja bjelančevina u tijelu i dijagram “Transformacija bjelančevina u živim organizmima” vidi Prilog 4.). Vidi tablicu br. 1.
Učitelj: Stručna skupina proučavala je pitanje podliježe li protein hidrolizi? Poslušat ćemo govor o rezultatima rada (naziva se ime i prezime učenika).
Učenik: Eksperiment je izveden unaprijed, budući da se reakcija odvija tijekom vremena. Otopina farmaceutskog želučanog soka ulivena je u jednu epruvetu s otopinom proteina, au drugu 3,5% otopinu klorovodične kiseline, prethodno zagrijanu na 36,6 C. Kao rezultat toga, protein se otopio, što znači da je podvrgnut hidrolizi u trbuh.
Učitelj: Nastavite unose u tablicu br. 1, izvucite zaključke. Osim bjelančevina u organizam ulaze i masti. Kakve su masti po sastavu?
Učenik: To su esteri nastali na bazi glicerola i viših karboksilnih kiselina.
Nastavnik: Pripremio nam je prezentaciju „Hidroliza masti“ (navedeno je ime i prezime učenika, vidi Prilog 6).
Učenik: Francuski kemičar M. Berthelot 1854. godine proveo je reakciju esterifikacije i dobio mast. To znači da je hidroliza masti reverzibilan proces.
U crijevima se pod djelovanjem enzima lipaze masti iz hrane hidroliziraju u glicerol i karboksilne kiseline, apsorbiraju se i sintetiziraju nove masti karakteristične za tijelo (vidi Dodatak br. 7). Dolaze u krv i masno tkivo (učenici zapisuju jednadžbu reakcije u bilježnicu).
Učitelj, nastavnik, profesor: Ugljikohidrati igraju važnu ulogu u tijelu. Slušat ćemo koji produkti nastaju pri hidrolizi ovih tvari (naziva se prezime i ime učenika te se putem multimedijskog projektora objašnjava proces hidrolize ugljikohidrata; učenici zapisuju jednadžbu kemijske reakcije u bilježnicu, v. Prilog br. 8).
Student: Ugljikohidrati su važna komponenta naše hrane. Štoviše, tijelo ne apsorbira izravno di-(saharozu, laktozu, maltozu) i polisaharide (škrob, glikogen). Prvo se podvrgavaju hidrolizi. Hidroliza polisaharida, poput škroba, odvija se u fazama. Shematski se to može prikazati na sljedeći način:
Učitelj, nastavnik, profesor:Škrob se hidrolizira pomoću enzima u slini. Provjerimo kako se sve događa i je li ova izjava točna? Izvedite pokus i zapišite rezultate u bilježnicu (dečki se vraćaju na tablicu br. 1 i ispunjavaju je do kraja).
Učitelj, nastavnik, profesor: Proces hidrolize ATP-a igra nemjerljivo važnu ulogu u tijelu. Kakva je kemija tog procesa, govori nam on (navedeno je ime i prezime učenika, vidi prilog br. 9).
Student: ATP je tvar koja služi kao izvor energije za biokemijske reakcije (izgradnja proteina, mišićna kontrakcija itd.). Kad se ATP hidrolizira, nastaje ADP i oslobađa se energija.
Obrnuti proces događa se s apsorpcijom energije. Dakle, ATP je univerzalna energetska tvar stanice koju ona troši po potrebi (sve se promatra preko multimedijskog projektora, dijagram procesa zapisuje se u bilježnice).
Učitelj, nastavnik, profesor: Ljudi, recite mi gdje se odvija hidroliza ATP-a?
Student: U stanici se događa hidroliza ATP-a.
Završni dio
Učitelj, nastavnik, profesor: Dakle, naša lekcija se bliži kraju. Kako biste provjerili koliko ste dobro svladali gradivo, potrebno je riješiti testne zadatke čije su verzije na stolovima ispred vas (5 minuta).
Nakon završetka rada provjerava se ispravnost njegovog završetka (točni odgovori se projiciraju na ekranu):
Učitelj: Molim vas, predajte svoj rad. Hvala vam na lekciji, želim vam sve najbolje.
Domaća zadaća: §16, str. 157–163, pr. 1 (str. 174).
Književnost
- Gabrielyan O.S. Kemija. 11. razred - M.: Bustard, 2003. - 157.
- Gabrielyan O.S., Ostroumova I.G. Priručnik za nastavnike kemije. – M.: Bustard, 2003. - 296.
- Nesmeyanov A.N., Nesmeyanov N.A. Počeci organske kemije. – M. 1970. - 727, 771.
Na temelju univerzalnog koncepta "hidrolize", pokazati jedinstvo svijeta organskih i anorganskih tvari Koristeći integracijski potencijal ovog pojma, otkriti unutarnje i interdisciplinarne veze kemije, dati jasnu predodžbu o praktičnom značenju. procese hidrolize u živoj i neživoj prirodi te u životu društva Upoznati učenike sa suštinom hidrolize soli i naučiti sastavljati jednadžbe za hidrolizu raznih soli.
Oprema i reagensi: Otopine HCI, HNO 3, NaOH, Na 2 CO 3, AICI 3, KNO 3, FeCI 3; komad CaC 2; epruvete, stalci, indikatorske otopine i kompleti univerzalnog indikatorskog papira.
Obrazac lekcije. Predavanje.
Tijekom nastave
1. Organizacijski trenutak.
2. Objašnjenje novog gradiva (tijekom objašnjavanja gradiva demonstriraju se pokusi).
Hidroliza je reakcija metaboličke razgradnje tvari s vodom.
Hidrolizi su podložni:organske i anorganske tvari.
Reakcije hidrolize mogu biti:reverzibilni i nepovratni.
- Hidroliza organskih tvari :
A) hidroliza haloalkana: C 2H5CI + H20 -> C2H5OH + HCl
B) hidroliza estera: CH 3 COOC 2 H 5 + H 2 O -> CH 3 COOH + C 2 H 5 OH
B) hidroliza masti:
D) hidroliza disaharida: C 12 H 22 O 11 + H 2 O -> C 6 H 12 O 6 + C 6 H 12 O 6
D) hidroliza proteina:
H 2 N – CH 2 – CO – NH – CH 2 – CO – NH – CH 2 – COOH + H 2 O-> 3H 2 N – CH 2 COOH
E) hidroliza polisaharida: (C 6 H 10 O 5 ) n + H 2 O -> n C 6 H 12 O 6
2. Hidroliza binarnih anorganskih tvari :
A) hidroliza karbida: CaC 2 + 2H 2 O -> Ca(OH) 2 + C 2 H 2
B) hidroliza halogenida: SiCI 4 + 3 H 2 O -> H 2 SiO 4 + 4 HCl
B) hidroliza hidrida: NaH + H 2 O -> NaOH + H 2
D) hidroliza fosfida: Mq 3 P 2 + 6H 2 O ->3 Mq(OH) 2 + 2PH 3
D) hidroliza sulfida: AI 2 S 3 + 6H 2 O -> 2AI(OH) 3 + 3 H 2 S.
Kada se neke soli otope u vodi, spontano se ne događa samo njihova disocijacija na ione i hidratacija iona, već iproces hidrolize soli.
Hidroliza soli je protolitički proces interakcije iona soli s molekulama vode, uslijed čega nastaju niskodisocijacijske molekule ili ioni.
Sa stajališta protolitičke teorije, hidroliza iona soli sastoji se od prijenosa protona s molekule vode na anion soli ili kation soli (uzimajući u obzir njegovu hidrataciju) na molekulu vode. Dakle, ovisno o prirodi iona, voda djeluje ili kao kiselina ili kao baza, a ioni soli su konjugirana baza ili konjugirana kiselina (u vodenoj otopini soli višak slobodnog H+ ili OH – a otopina soli postaje kisela ili alkalna.
Postoje tri moguće opcije za hidrolizu iona soli:
- hidroliza anionom - sol koja sadrži kation jake baze i anion slabe kiseline;
- hidroliza kationom - soli koje sadrže kation slabe baze i anion jake kiseline;
- hidroliza i kationa i aniona - soli koje sadrže kation slabe baze i anion slabe kiseline.
Razmotrimo slučajeve hidrolize
Hidroliza anionom. Soli koje sadrže anione slabih kiselina, na primjer acetate, cijanide, karbonate, sulfide, reagiraju s vodom, jer su ti anioni konjugirane baze koje se mogu natjecati s vodom za proton, vezujući ga u slabu kiselinu:
A - + H 2 O -> AH + OH – pH > 7 |
|
| CH 3 COO – + H 2 O ->CH 3 COOH + OH – | CN – + H 2 O -> HCN + OH - |
| CO 3 2– + H 2 O -> HCO 3 – + OH – | HCO 3 – + H 2 O -> H 2 CO 3 + OH - |
| I faza | II faza |
Tijekom te interakcije povećava se koncentracija OH iona - , pa je stoga pH vodenih otopina soli hidroliziranih anionom uvijek u alkalnom područjupH > 7. Hidroliza višestruko nabijenih aniona slabih kiselina uglavnom se događa u koraku I. Rad učenika prema zadatnom listu
Za karakterizaciju stanja ravnoteže tijekom hidrolize soli koristi se konstanta hidrolize K G , što je tijekom hidrolize anionom jednako:
gdje je K H2O – ionski produkt vode; DO A je konstanta disocijacije slabe kiseline HA.
U skladu s Le-Chatelierovim načelom pomicanja kemijske ravnoteže, kako bi se suzbila hidroliza koja se odvija duž aniona, otopini soli treba dodati lužinu kao dobavljač OH iona - , koji nastaje tijekom hidrolize soli pomoću aniona (iona istog naziva kao produkt hidrolize).
Hidroliza kationom. Soli koje sadrže katione slabih baza, na primjer katione amonija, aluminija, željeza, cinka, stupaju u interakciju s vodom, jer su konjugirane kiseline koje mogu donirati proton molekulama vode ili vezati OH ione – molekule vode stvaraju slabu bazu:
Kt + + H2O-> KtOH + H + pH< 7
NH 4 + + H 2 O -> NH 3 + H 3 O +
Fe 3+ + H 2 O -> FeOH 2+ + H + ; I – stadij
FeOH 2+ + H 2 O -> Fe(OH) + 2 + H + ; II – stadij
Fe(OH) + 2 + H 2 O ->Fe(OH) 3 + H + III – stupanj
Tijekom ove interakcije koncentracija H iona raste + , pa je stoga pH vodenih otopina soli hidroliziranih kationom uvijek u kiselom područjupH< 7. Гидролиз многозарядных катионов слабых оснований в основном протекает по I ступени.
Za suzbijanje hidrolize koja se događa duž kationa, otopini soli treba dodati kiselinu kao dobavljač H iona + , koji nastaje hidrolizom soli u kation (ion istog imena kao produkt hidrolize. Rad učenika prema zadatnom listu
Hidroliza kationom i anionom. U ovom slučaju i kationi i anioni istovremeno sudjeluju u hidrolitičkoj reakciji s vodom, a reakcija medija određena je prirodom jakog elektrolita.
Ako hidroliza kationa i aniona teče jednako (kiselina i baza su jednako slabi elektroliti), tada otopina soli ima neutralnu reakciju; na primjer, vodena otopina amonijevog acetata NH 4 CH 3 COO ima pH = 7 jer pK a (CH3COOH) = 4,76 i pK b (NH3*H20) = 4,76.
Ako u otopini prevladava hidroliza kationa (baza je slabija od kiseline), otopina takve soli ima slabo kiselu reakciju (pH< 7) , например нитрит аммония NH 4 NE 2
(pKa (HNO2) = 3,29).
Ako u otopini prevladava hidroliza anionom (kiselina je slabija od baze), otopina takve soli ima blago alkalnu reakciju (pH > 7), npr. amonijev cijanid NH4SN
(pKa (HCN) = 9,31).
Rad učenika prema zadatnom listu
Neke soli koje hidroliziraju na kationu i na anionu, na primjer, sulfidi ili karbonati aluminija, kroma, željeza (III), hidroliziraju se potpuno i nepovratno, jer kada njihovi ioni međudjeluju s vodom, nastaju slabo topljive baze i hlapljive kiseline , što doprinosi završetku reakcije:
AI2(CO3)3+3H20 -> 2AI(OH)3+3CO2; Cr 2 S 3 + 6 H 2 O -> 2 Cr(OH) 3 + 3 H 2 S
Mehanizam ireverzibilne hidrolize
U otopinama dviju soli, na primjer natrijevog sulfida (Na 2 S) i aluminijev klorid (AICI 3 ), odvojeno, uspostavlja se ravnoteža: S 2– + H 2 O -> HS – + OH -
AI 3+ + H 2 O -> AIOH 2+ + H +
hidroliza je ograničena na stupanj I. Kada se ove otopine pomiješaju, H ioni+ i OH – međusobno neutraliziraju, odlazak ovih iona iz reakcijske sfere u obliku blago disocirane vode pomiče obje ravnoteže udesno i aktivira sljedeće stupnjeve hidrolize:
HS – + H 2 O -> H 2 S + OH – 3 Stupanj hidrolize jednak je omjeru broja hidroliziranih molekula soli prema ukupnom broju otopljenih molekula. ovisi:
A) temperatura, B) koncentracija otopine, C) vrsta soli (priroda baze, priroda kiseline).
Čimbenici koji utječu na stupanj hidrolize:
Dubina hidrolize soli uvelike ovisi o vanjskim čimbenicima, posebice otemperatura I koncentracija otopine . Kada se otopine kuhaju, hidroliza soli se odvija mnogo dublje, a hlađenje otopina, naprotiv, smanjuje sposobnost soli da se podvrgne hidrolizi.
Povećanje koncentracije većine soli u otopinama također smanjuje hidrolizu, a razrjeđivanje otopina osjetno povećava hidrolizu soli.
Hidroliza je endoterman proces, uglavnom reverzibilan. U skladu s načelom pomicanja kemijske ravnotežeza suzbijanje hidrolize– treba sniziti temperaturu, povećati koncentraciju izvorne soli, u otopinu dodati jedan od produkata hidrolize (kiseline – H).+ , lužine – OH - ); za pojačavanje hidrolize– temperaturu treba povisiti, otopinu razrijediti, vezanje produkta hidrolize (H+ ili OH - ) u molekule slabog elektrolita H 2 O
Značenje hidrolize
- Geokemijski procesi.
- Kemijska industrija
Hidrolitički procesi, zajedno s procesima otapanja, imaju važnu ulogu u metabolizmu. Povezani su s održavanjem kiselosti krvi i drugih fizioloških tekućina na određenoj razini. Djelovanje mnogih kemoterapijskih sredstava povezano je s njihovim acidobaznim svojstvima i sklonošću hidrolizi.
3. Učvršćivanje materijala
Rad učenika prema zadatnom listu
4. Domaća zadaća
Općinska obrazovna ustanova
"Lotoshinskaja srednja škola br. 2"
(MOU "Lotoshinskaya srednja škola br. 2")
1 1 – Y K L A S S
Radovi završeni:
Shupletsova Antonina Anatolevna,
profesorica kemije i biologije
selo Lotoshino
2014
U R O K P O T E M E "HIDROLIZA"
11. razred
Svrha lekcije : Na temelju univerzalnosti pojma "hidroliza", pokazati jedinstvo svijeta organskih i anorganskih tvari. Koristeći integracijski potencijal ovog pojma, otkriti intra- i interdisciplinarne veze kemije, dati jasnu predodžbu o praktičnom značenju procesa hidrolize u živoj i neživoj prirodi te u životu društva.
Ciljevi lekcije:
Učvrstiti pojam hidrolize kao reakcije izmjene između anorganskih i organskih tvari i vode.
- Upoznati studente sa suštinom hidrolize soli.
Naučiti sastaviti ionske i molekularne jednadžbe za reakcije hidrolize raznih soli, objasniti promjene u okolišu otopine
Oprema i reagensi: otopine HCl, HNO 3, NaOH, Na 2 CO 3, AlCl 3, KNO 3, FeCl 3, komadić CaC 2, reagensi za demonstraciju proizvodnje izoamil acetata i sapuna, epruvete, stalci, uređaji za grijanje, otopine indikatori i indikator papir.
TIJEKOM NASTAVE
1. ORGANIZACIJSKI MOMENT.
2. AKTIVIRANJE POZADINSKIH ZNANJA I VJEŠTINA
(priča, razgovor, dijalog).
Hidroliza organskih spojeva.
Hidroliza je reakcija metaboličke razgradnje tvari s vodom.
Koje postupke hidrolize poznajete iz organske kemije?
(hidroliza biopolimera: proteina, polisaharida, nukleinskih kiselina.)
Proteini u aminokiseline, polisaharidi u glukozu, nukleinske kiseline u nukleotide. Nukleotidi prema dušikovim bazama, pentoznim ugljikohidratima i fosfornoj kiselini.
Kako se masti hidroliziraju? Zašto se ovaj proces naziva saponifikacija? Kako su procesi hidrolize uspostavili strukturu masti i zadali smrtonosni udarac vitalizmu? Što je sapun?
Kako se hidroliziraju esteri?
Nastavnik ilustrira praktični značaj razmatranih procesa na primjeru proizvodnje sapuna, hidrolitičkog alkohola, metabolizma ugljikohidrata, bjelančevina i masti u organizmu, koristeći dijagrame iz udžbenika opće kemije te udžbenika anatomije, fiziologije i opće biologije.
3. PROUČAVANJE NOVOG GRADIVA
(priča s elementima razgovora).
Reverzibilna i ireverzibilna hidroliza.
Svi razmatrani procesi hidrolize organskih i bioorganskih spojeva su reverzibilni. No, u kolegiju organske kemije susreli smo se i s ireverzibilnim procesima hidrolize, primjerice u temi “Ugljikovodici”. Ili se sjetite karbidne metode za proizvodnju acetilena.
Ugljikovodici se mogu dobiti reakcijama hidrolize, na primjer hidrolizom metalnih karbida:
Opće svojstvo takve hidrolize: jedan od produkata hidrolize mora biti uklonjen iz reakcijske sfere u obliku taloga ili plina:
Ireverzibilna hidroliza nije manje važna od reverzibilne. Na primjer, hidrolizom kalcijevog hidrida u polju nastaje vodik:
A hidroliza cink fosfida dovela je do njegove upotrebe kao zoocida (sredstva za kontrolu glodavaca):
Hidroliza soli.
Ažuriranje najvažnijih popratnih znanja. Motivacija i postavljanje ciljeva.
1. Jaki i slabi elektroliti (definicija, predstavnici razreda anorganskih tvari).
2. Soli (definicija u svjetlu teorije elektrolitičke disocijacije, klasifikacija, sastavljanje jednadžbi disocijacije).
Razgovor o problemima uz demonstraciju pokusa:
1.Kakav je okoliš u vodenim otopinama kiselina?
(Kiselo, jer su prisutni ioni hidronija H3O.)
2. Kako eksperimentalno odrediti prirodu medija?
(Pokazatelji).
Iskustvo demonstracije:
Dodajte nekoliko kapi indikatora u otopinu klorovodične kiseline:
A) lakmus; B) metiloranž.
3. Kakav je okoliš u vodenim otopinama lužina?
(Alkalno, jer su prisutni hidroksidni ioni).
4. Kako odrediti prisutnost hidroksidnih iona u otopini?
(Pokazatelji).
Iskustvo demonstracije:
Dodajte nekoliko kapi indikatora u otopinu natrijevog hidroksida:
A) lakmus; B) metiloranž;
5. Kakav je okoliš u vodi?
(Neutralno, jer voda vrlo malo disocira na ione: vodikove i hidroksidne ione.)
6. Kakav je okoliš u vodenim otopinama soli?
Laboratorijski rad.
Ispitajte otopine ovih soli indikatorima i rezultate pokusa upišite u tablicu.
Na temelju izvedenih pokusa možemo zaključiti da okolina u vodenim otopinama soli može biti različita ovisno o njihovom sastavu.
Nastavnik skreće pozornost učenicima na činjenicu da su u laboratorijskom radu s indikatorima proučavane soli različitog sastava.
1. Soli formirane od jake baze i slabe kiseline:
Na2CO3, K2S, Na2SiO3, Na2SO3, NaF.
2. Soli formirane od slabe baze i jake kiseline:
AlCl3, Pb (NO3)2, CuSO4, NH4Cl.
3. Soli formirane od jake baze i jake kiseline:
KNO 3, Na 2 SO 4, CaCl 2, Ba(NO 3) 2.
Učitelj predlaže razmatranje procesa koji se odvijaju u otopinama soli koji su proučavani s indikatorima.
Dakle, jedan od proizvoda hidrolize je kisela sol NaHCO 3 . Tijekom hidrolize soli ne nastaju molekule; u otopini su prisutni samo ioni. Proces hidrolize je reverzibilan. Dakle, otopine soli formirane od jake baze i slabe kiseline imaju alkalna sredina zbog hidroliza na anionu.
U otopini aluminijevog klorida:
Jedan od proizvoda je bazična sol AlOHCl 2 .
Proces se zove kationska hidroliza . Stoga otopine soli koje tvore slaba baza i jaka kiselina imaju kisela sredina .
Hidroliza soli je interakcija izmjene iona soli s vodom, praćena promjenom reakcije medija.
U otopini kalijevog nitrata:
U otopini ove soli nema iona koji bi se mogli vezati s molekulama vode u ione niske disocijacije, ne dolazi do hidrolize, a otopina ostaje neutralna.
Za određivanje medija otopine soli nije potrebno ispitivati tu otopinu indikatorom. Samo pogledajte snagu kiseline i baze koje tvore određenu sol.
4. KONTROLA I SAMOPROVJERA ZNANJA.
Vježbajte.
1. Odredite medij otopina soli čije su formule: BaCl 2, KF, Na 3 PO 4, Ca (NO 3) 2, ZnSO 4, NaBr, CuCl 2, Li 2 SO 3.
2. Izrazite bit reakcija hidrolize soli čije su formule: KNO 2, NH 4 NO 3, Na 2 SO 3, MgSO 4.
Analiza samostalnog rada.
Zaključci:
1. Kada se hidroliziraju soli formirane od jake baze i slabe kiseline, nastaje kisela sol ili slaba kiselina.
Hidroliza se odvija kroz anion, medij je alkalan.
2. Kada se hidroliziraju soli formirane od slabe baze i jake kiseline, nastaje bazična sol ili slaba baza.
Na kationu se događa hidroliza, medij je kisel.
3. Soli nastale djelovanjem jake baze i jake kiseline ne podliježu hidrolizi, stoga su njihove otopine neutralne.
5. SAŽETAK
Ali što se događa u otopinama soli koje tvore slaba baza i slaba kiselina?
U takvim slučajevima, u pravilu, medij otopine soli je slabo alkalan ako je Kd baze veći od Kd kiseline koja tvori sol, ili slabo kiseo ako je Kd kiseline veći od Kd baza koja tvori sol, ili neutralna ako su Kd kiseline i baze koje tvore sol isti.
Ali postoje slučajevi potpune hidrolize soli formirane slabom bazom i slabom kiselinom; to je nepovratna hidroliza.
Iskustvo demonstracije:
Dodajte otopinu natrijevog karbonata otopini željezovog (III) klorida. Promatramo stvaranje taloga željezovog hidroksida i oslobađanje plina.
Kako objasniti promatrani proces?
Dolazi do potpune ireverzibilne hidrolize soli. Jednadžba izvedene reakcije:
6. DOMAĆA ZADAĆA
Napišite jednadžbe za reakcije ireverzibilne hidrolize soli koje nastaju u otopini tijekom međudjelovanja tvari, a formule su:
1. CrCl 3 i K 2 S.
2. Na 2 CO 3 i CuSO 4.
