水解

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水解是一種化工單元過程,是利用水將物質分解形成新的物質的過程。鹽電離出的離子結合了水電離出的H+和OH-生成電解分子反應。物質與水發生的導致物質發生分解的反應(不一定是復分解反應)也可以說是物質是否與水中的氫離子或者是氫氧根離子發生反應。

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目 錄1定義

2簡介

3分類

3.1 有機物的水解

3.2 無機鹽的水解

4影響因素

5用例

5.1 無機反應

5.2 有機取代反應

6鹼水解應用

1定義水解是一種化工單元過程,是利用水將物質分解形成新的物質的過程。通常是指鹽類的水解平衡。

鹽類的水解就是指鹽中的弱鹼陽離子或者酸根離子與水電離產生的氫離子或者氫氧根離子結合,生成弱電解質的過程。

水解反應就是鹽在溶液中和水作用而改變溶液酸度的反應需要在一定溫度條件下進行。

2簡介水與另一化合物反應,該化合物分解為兩部分,水中氫原子加到其中的 水解

一部分,而羥基加到另一部分,因而得到兩種或兩種以上新的化合物的反應過程。工業上應用較多的是有機物的水解,主要生產醇和酚。水解反應是中和或酯化反 應的逆反應。大多數有機化合物的水解,僅用水是很難順利進行的。根據被水解物的性質水解劑可以用氫氧化鈉水溶液、稀酸或濃酸,有時還可用氫氧化鉀氫氧化鈣硫酸氫鈉等的水溶液。這就是所謂的加鹼水解和加酸水解。水解可以採用間歇或連續式操作,前者常在釜式反應器中進行,後者則多用塔式反應器。典型的水解有四種類型。

3分類有機物的水解典型的水解有五種類型。

①鹵化物的水解

通常用氫氧化鈉水溶液作水解劑,反應通式如下:

R-X+NaOH─→R-OH+NaX

Ar-X+2NaOH─→Ar-ONa+NaX+H2O

式中R、Ar、X分別表示烷基芳基、鹵素。脂鏈上的鹵素一般比較活潑,可在較溫和的條件下水解,如從氯苄制苯甲醇;芳環上的鹵素被鄰位或對位硝基活化時,水解較易進行,如從對硝基氯苯對硝基酚鈉。

  

②芳磺酸鹽的水解

通常不易進行,須先經鹼熔,即以熔融的氫氧化鈉在高溫下與芳磺酸鈉作用生成酚鈉,後者可通過加酸水解生成酚。如萘-2-磺酸鈉在300~340℃常壓鹼熔后水解而得2-萘酚。某些芳磺酸鹽還需用氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合鹼作為鹼熔的反應劑。芳磺酸鹽較活潑時可用氫氧化鈉水溶液在較低溫度下進行鹼熔。

  

③胺的水解

脂胺和芳胺一般不易水解。芳伯胺通常要先在稀硫酸中重氮化生成重氮鹽,再加熱使重氮鹽水解。反應通式如下:

Ar-NH2+NaNO2+2H2SO4─→Ar-N2HSO4+NaHSO4+2H2O

Ar-N2HSO4+H2O─→ArOH+H2SO4+N2

如從鄰氨基苯甲醚制鄰羥基苯甲醚(愈創木酚)。芳環上的氨基直接水解,主要用於製備1-萘酚衍生物,因它們有時不易用其他合成路線制得。根據芳伯胺的結構可用加鹼水解、加酸水解或亞硫酸氫鈉水溶液水解。如從1-萘胺-5-磺酸制1-萘酚-5-磺酸便是用亞硫酸氫鈉水解。

  

④酯的水解

油脂經加鹼水解可得高碳脂肪酸鈉(肥皂)和甘油;制脂肪酸要用加酸乳化水解。低碳烯蛋白質的水解

濃硫酸作用所得烷基硫酸酯,經加酸水解可得低碳醇。

  ⑤蛋白質的水解

蛋白質在酶的作用下,水解位點特定,用於一級結構,分析肽普。蛋白質在酸的作用下,色氨酸破壞,天冬酰胺谷氨酰胺脫酰胺基。

無機鹽的水解分四類:

一、強酸強鹼鹽不發生水解,因為它們電離出來的陰、陽離子不能破壞水的電離平衡,所以呈中性。

二、強酸弱鹼鹽,我們把弱鹼部分叫弱陽,弱鹼離子結合從水中電離出來的氫氧根離子,破壞了水的電離平衡,使得水的電離正向移動,結果溶液中的氫離子濃度大於氫氧根離子濃度,使水溶液呈酸性。

三、強鹼弱酸鹽,我們把弱酸部分叫弱陰,同理弱陰結合從水中電離出來的氫離子,使得溶液中氫氧根離子濃度大於氫離子濃度,使溶液呈鹼性。

四、弱酸弱鹼鹽,弱酸部分結合氫,弱鹼部分結合氫氧根,生成兩種弱電解質,再比較它們的電離常數Ka、Kb值的大小(而不是水解度的大小),在一溫度下,弱電解質的電離常數(又叫電離平衡常數)是一個定值,這一比較就可得出此鹽呈什麼性了,誰強呈誰性,電離常數是以10為底的負對數,誰負得少誰就大。總之一句話,鹽溶液中的陰、陽離子結合著從水中電離出來的氫離子或氫氧根離子能生成弱電解質的反應叫鹽類的水解。

4影響因素1、鹽濃度:鹽的濃度越小,它的水解度越大。

2、溫度:在分析化學中和無機製備中常採用升高溫度使水解完全以達到分離和合成的目的。

3、酸度:根據平衡方程原理,可通過控制酸度來控制水解平衡。

5用例無機反應(1)含弱酸陰離子、弱鹼陽離子的鹽的水解,例如:Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+,CO32-+H2O=HCO3-+OH-

(2)金屬氮化物的水解,例如:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑

(3)金屬硫化物的水解,例如:Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S

(4)金屬碳化物的水解,例如:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑

(5)非金屬鹵化物的水解,例如:PCl3+3H2O=H3PO3+3HCl

此類反應多為水分子攻擊鹵原子,但也有例外,如NCl3水解:

NCl3+3H2O=NH3+3HClO

該反應為水分子攻擊氮原子

有機取代反應(水解反應)(有機反應)

1.鹵代烴在強鹼水溶液中水解,例如:CH3CH2-Cl+H-OH—△→NaOH

CH3CH2OH+HCl→CH3CH2Cl+H2O

2.醇鈉的水解,例如:CH3CH2ONa+H2O=CH3CH2OH+NaOH

3.酯在酸、鹼水溶液中水解,例如:

CH3COOCH2CH3+H2O—H△→CH3COOH+CH3CH2OH

CH3COOCH2CH3+NaOH=△ H2O=CH3COONa+CH3CH2OH

4.二糖、多糖的水解,例如澱粉的水解:(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6(葡萄糖

5.二肽、多肽的水解,例如H2NCH2CONHCH2COOH+H2O→2H2NCH2COOH

6.亞胺的水解ArCH=N-Ph—H20 H+ →ArCHO+PhNH2

注意:上述反應中「=」均為可逆符號(除酯在鹼中水解的反應),水解產物量很小,不必標明沉澱或氣體。

6鹼水解應用自從人類首次行走在地球上,人類遺體通常是埋葬或火化。不過,有一種創新辦法正在引起人們的興趣――用鹼液來水解屍體,使其變成褐色的糖漿物,沖入下水道就行了。

此過程叫鹼水解,美國16年前就開發出了此技術,主要用於處理動物屍體。通過把一個巨大的像高壓鍋似的不鏽鋼筒里的鹼液加熱到300度,再升壓到每平方英寸60磅的壓力之下,就可以水解屍體了。到2013年,全世界只有美國醫療中心用它來處理人類屍體 ――全是用於研究的捐贈者的遺體。

由於此辦法具有環保優勢,一些殯儀館表示它有一天會勝過埋葬和火化。不過,讓公眾接受此辦法可能面臨最大挑戰,這會讓一些人感到可怕。因為心理變態者和獨裁者用酸或鹼來折磨或殺害他們的受害人。因此,這一辦法的興起就引起美國社會的很大爭論,其中美國有些地方在法律上禁止此辦法的應用。

然而,在美國明尼蘇達州和新罕布希爾州,鹼水解是合法的,有些喪葬承辦人正在急切地推銷這一辦法。據報道,這種水解后的咖啡液體具有機油一般的稠密度,還帶有地一股強烈的氨水氣味。但支持者表示這是消過毒的,如果操作按要求進行的話,是可以安全XX下水道的。而且,鹼水解不會佔用埋葬和火化那麼多的空間,還能減少火葬場最關心的廢物排放問題――包括二氧化碳和水銀的排放。

美國佛羅里達大學的二處校址分別從2005年和20世紀90年代中期開始用鹼水解來消溶動物屍體。美國生物安全公司負責生產這種鋼筒,他們估計大約有40-50家醫院用他們的設備來處理醫療廢物和動物屍體。使用者包括獸醫學院、大學、製藥公司和美國政府機構。

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1定義2簡介3分類3.1有機物的水解3.2無機鹽的水解4影響因素5用例5.1無機反應5.2有機取代反應6鹼水解應用

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1定義水解是一種化工單元過程,是利用水將物質分解形成新的物質的過程。通常是指鹽類的水解平衡。

鹽類的水解就是指鹽中的弱鹼陽離子或者酸根離子與水電離產生的氫離子或者氫氧根離子結合,生成弱電解質的過程。

水解反應就是鹽在溶液中和水作用而改變溶液酸度的反應需要在一定溫度條件下進行。

2簡介水與另一化合物反應,該化合物分解為兩部分,水中氫原子加到其中的 水解

一部分,而羥基加到另一部分,因而得到兩種或兩種以上新的化合物的反應過程。工業上應用較多的是有機物的水解,主要生產醇和酚。水解反應是中和或酯化反 應的逆反應。大多數有機化合物的水解,僅用水是很難順利進行的。根據被水解物的性質水解劑可以用氫氧化鈉水溶液、稀酸或濃酸,有時還可用氫氧化鉀、氫氧化鈣、亞硫酸氫鈉等的水溶液。這就是所謂的加鹼水解和加酸水解。水解可以採用間歇或連續式操作,前者常在釜式反應器中進行,後者則多用塔式反應器。典型的水解有四種類型。

3分類有機物的水解典型的水解有五種類型。

①鹵化物的水解

通常用氫氧化鈉水溶液作水解劑,反應通式如下:

R-X+NaOH─→R-OH+NaX

Ar-X+2NaOH─→Ar-ONa+NaX+H2O

式中R、Ar、X分別表示烷基、芳基、鹵素。脂鏈上的鹵素一般比較活潑,可在較溫和的條件下水解,如從氯苄制苯甲醇;芳環上的鹵素被鄰位或對位硝基活化時,水解較易進行,如從對硝基氯苯制對硝基酚鈉。

  

②芳磺酸鹽的水解

通常不易進行,須先經鹼熔,即以熔融的氫氧化鈉在高溫下與芳磺酸鈉作用生成酚鈉,後者可通過加酸水解生成酚。如萘-2-磺酸鈉在300~340℃常壓鹼熔后水解而得2-萘酚。某些芳磺酸鹽還需用氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合鹼作為鹼熔的反應劑。芳磺酸鹽較活潑時可用氫氧化鈉水溶液在較低溫度下進行鹼熔。

  

③胺的水解

脂胺和芳胺一般不易水解。芳伯胺通常要先在稀硫酸中重氮化生成重氮鹽,再加熱使重氮鹽水解。反應通式如下:

Ar-NH2+NaNO2+2H2SO4─→Ar-N2HSO4+NaHSO4+2H2O

Ar-N2HSO4+H2O─→ArOH+H2SO4+N2

如從鄰氨基苯甲醚制鄰羥基苯甲醚(愈創木酚)。芳環上的氨基直接水解,主要用於製備1-萘酚衍生物,因它們有時不易用其他合成路線制得。根據芳伯胺的結構可用加鹼水解、加酸水解或亞硫酸氫鈉水溶液水解。如從1-萘胺-5-磺酸制1-萘酚-5-磺酸便是用亞硫酸氫鈉水解。

  

④酯的水解

油脂經加鹼水解可得高碳脂肪酸鈉(肥皂)和甘油;制脂肪酸要用加酸乳化水解。低碳烯烴 蛋白質的水解

與濃硫酸作用所得烷基硫酸酯,經加酸水解可得低碳醇。

  ⑤蛋白質的水解

蛋白質在酶的作用下,水解位點特定,用於一級結構,分析肽普。蛋白質在酸的作用下,色氨酸破壞,天冬酰胺和谷氨酰胺脫酰胺基。

無機鹽的水解分四類:

一、強酸強鹼鹽不發生水解,因為它們電離出來的陰、陽離子不能破壞水的電離平衡,所以呈中性。

二、強酸弱鹼鹽,我們把弱鹼部分叫弱陽,弱鹼離子結合從水中電離出來的氫氧根離子,破壞了水的電離平衡,使得水的電離正向移動,結果溶液中的氫離子濃度大於氫氧根離子濃度,使水溶液呈酸性。

三、強鹼弱酸鹽,我們把弱酸部分叫弱陰,同理弱陰結合從水中電離出來的氫離子,使得溶液中氫氧根離子濃度大於氫離子濃度,使溶液呈鹼性。

四、弱酸弱鹼鹽,弱酸部分結合氫,弱鹼部分結合氫氧根,生成兩種弱電解質,再比較它們的電離常數Ka、Kb值的大小(而不是水解度的大小),在一溫度下,弱電解質的電離常數(又叫電離平衡常數)是一個定值,這一比較就可得出此鹽呈什麼性了,誰強呈誰性,電離常數是以10為底的負對數,誰負得少誰就大。總之一句話,鹽溶液中的陰、陽離子結合著從水中電離出來的氫離子或氫氧根離子能生成弱電解質的反應叫鹽類的水解。

4影響因素1、鹽濃度:鹽的濃度越小,它的水解度越大。

2、溫度:在分析化學中和無機製備中常採用升高溫度使水解完全以達到分離和合成的目的。

3、酸度:根據平衡方程原理,可通過控制酸度來控制水解平衡。

5用例無機反應(1)含弱酸陰離子、弱鹼陽離子的鹽的水解,例如:Fe3++3H2O=Fe(OH)3+3H+,CO32-+H2O=HCO3-+OH-

(2)金屬氮化物的水解,例如:Mg3N2+6H2O=3Mg(OH)2+2NH3↑

(3)金屬硫化物的水解,例如:Al2S3+6H2O=2Al(OH)3+3H2S

(4)金屬碳化物的水解,例如:CaC2+2H2O=Ca(OH)2+C2H2↑

(5)非金屬鹵化物的水解,例如:PCl3+3H2O=H3PO3+3HCl

此類反應多為水分子攻擊鹵原子,但也有例外,如NCl3水解:

NCl3+3H2O=NH3+3HClO

該反應為水分子攻擊氮原子

有機取代反應(水解反應)(有機反應)

1.鹵代烴在強鹼水溶液中水解,例如:CH3CH2-Cl+H-OH—△→NaOH

CH3CH2OH+HCl→CH3CH2Cl+H2O

2.醇鈉的水解,例如:CH3CH2ONa+H2O=CH3CH2OH+NaOH

3.酯在酸、鹼水溶液中水解,例如:

CH3COOCH2CH3+H2O—H△→CH3COOH+CH3CH2OH

CH3COOCH2CH3+NaOH=△ H2O=CH3COONa+CH3CH2OH

4.二糖、多糖的水解,例如澱粉的水解:(C6H10O5)n+nH2O→nC6H12O6(葡萄糖)

5.二肽、多肽的水解,例如H2NCH2CONHCH2COOH+H2O→2H2NCH2COOH

6.亞胺的水解ArCH=N-Ph—H20 H+ →ArCHO+PhNH2

注意:上述反應中「=」均為可逆符號(除酯在鹼中水解的反應),水解產物量很小,不必標明沉澱或氣體。

6鹼水解應用自從人類首次行走在地球上,人類遺體通常是埋葬或火化。不過,有一種創新辦法正在引起人們的興趣――用鹼液來水解屍體,使其變成褐色的糖漿物,沖入下水道就行了。

此過程叫鹼水解,美國16年前就開發出了此技術,主要用於處理動物屍體。通過把一個巨大的像高壓鍋似的不鏽鋼筒里的鹼液加熱到300度,再升壓到每平方英寸60磅的壓力之下,就可以水解屍體了。到2013年,全世界只有美國醫療中心用它來處理人類屍體 ――全是用於研究的捐贈者的遺體。

由於此辦法具有環保優勢,一些殯儀館表示它有一天會勝過埋葬和火化。不過,讓公眾接受此辦法可能面臨最大挑戰,這會讓一些人感到可怕。因為心理變態者和獨裁者用酸或鹼來折磨或殺害他們的受害人。因此,這一辦法的興起就引起美國社會的很大爭論,其中美國有些地方在法律上禁止此辦法的應用。

然而,在美國明尼蘇達州和新罕布希爾州,鹼水解是合法的,有些喪葬承辦人正在急切地推銷這一辦法。據報道,這種水解后的咖啡色液體具有機油一般的稠密度,還帶有地一股強烈的氨水氣味。但支持者表示這是消過毒的,如果操作按要求進行的話,是可以安全XX下水道的。而且,鹼水解不會佔用埋葬和火化那麼多的空間,還能減少火葬場最關心的廢物排放問題――包括二氧化碳和水銀的排放。

美國佛羅里達大學的二處校址分別從2005年和20世紀90年代中期開始用鹼水解來消溶動物屍體。美國生物安全公司負責生產這種鋼筒,他們估計大約有40-50家醫院用他們的設備來處理醫療廢物和動物屍體。使用者包括獸醫學院、大學、製藥公司和美國政府機構。