Significado biológico do processo
Nos sistemas biológicos, a hidrólise desempenha um papel fundamental. É exatamente este processo que está na base da digestão. Macromoléculas complexas ingeridas com os alimentos sofrem degradação hidrolítica.
Por exemplo, as proteínas são hidrolisadas a aminoácidos, dos quais existem pelo menos 20 tipos. Os monômeros formados são absorvidos para a corrente sanguínea através das paredes do intestino delgado, fornecendo ao organismo o material de construção necessário. Na química inorgânica, a hidrólise de sais é a mais frequentemente estudada, obedecendo a leis rigorosas.
Mecanismo das reações segundo Lewis
Do ponto de vista da teoria de Lewis, qualquer sal representa uma combinação de um cátion (que atua como ácido de Lewis) e um ânion (base de Lewis).
- Comportamento do cátion: A partícula apresenta deficiência de elétrons e possui orbitais livres. Em solução aquosa, tal cátion forma uma ligação com o doador do par de elétrons — o íon hidroxila ($OH^-$), que é clivado a partir da molécula de água.
- Alteração do meio: A ligação dos íons hidroxila leva ao acúmulo de íons de hidrogênio em excesso ($H^+$) na solução. Isso condiciona um desvio do pH para o lado ácido (o meio torna-se ácido, $pH < 7$).
Os ânions de ácidos fortes (por exemplo, o íon cloreto $Cl^-$) não sofrem alterações ao interagir com a água, pois são resíduos de eletrólitos fortes e não formam moléculas em solução. Por outro lado, os ânions de ácidos fracos (por exemplo, $CO_3^{2-}$) exibem propriedades básicas e ligam um próton da água, aumentando a concentração de íons hidroxila e criando um meio alcalino.
Principais tipos de hidrólise de sais
A direção e o resultado da reação de troca dependem de quais ácidos e bases formaram o sal original. Observações mostram que, ao adicionar água, soluções transparentes nem sempre são formadas.
- Pelo cátion. É característico de sais compostos por uma base fraca e um ácido forte (por exemplo, cloreto de alumínio $AlCl_3$ ou sulfato de cobre $CuSO_4$). Ocorre de forma reversível, o litmus cora-se de vermelho devido ao meio ácido.
- Pelo ânion. Ocorre em soluções de sais de base forte e ácido fraco (carbonato de sódio $Na_2CO_3$). O processo é reversível, há acúmulo de íons $OH^-$, o litmus torna-se azul (meio alcalino).
- Por ambos os íons. É observado em sais de base fraca e ácido fraco (acetato de cobre). Tanto o cátion quanto o ânion ligam ativamente os componentes da água. O meio permanece próximo ao neutro, uma vez que não surge um excesso significativo de íons $H^+$ ou $OH^-$, embora o grau de hidrólise aqui seja máximo.
- Irreversível (total). Sais formados por cátions trivalentes e ânions de ácidos fracos voláteis (por exemplo, sulfeto de alumínio $Al_2S_3$) decompõem-se completamente. Nos experimentos, isso se manifesta pela formação de uma mistura turva e liberação de gás com odor de gás sulfídrico. O meio altera-se insignificantemente (cerca de $pH = 7$), uma vez que os produtos são eletrólitos fracos.
Ocorrência em etapas e grau de hidrólise
Para a avaliação quantitativa do processo, utiliza-se o grau de hidrólise ($h$) — a razão entre o número de partículas que reagiram (ou sua concentração) e a quantidade inicial da substância.
Se o sal for formado por um cátion polivalente ou ânion de um ácido poli-básico, a reação ocorre em etapas. Nesse caso, opera uma regra importante: o primeiro estágio sempre predomina sobre os subsequentes ($h_1 \gg h_2 \gg h_3$).
Exemplo com o cloreto de alumínio: No primeiro estágio, forma-se um sal básico e um ácido forte ($pH < 7$). O segundo estágio ocorre em um grau extremamente pequeno. Se a reação chegasse ao terceiro estágio em volume significativo, observar-se-ia a precipitação do hidróxido de alumínio insolúvel, o que não ocorre em condições normais.
A atividade do processo é diretamente influenciada pela força dos componentes iniciais: quanto mais forte for o ácido ou a base, menor será o grau de hidrólise do sal correspondente.
Resumo: perguntas e respostas sobre o tema
Quais classes de macromoléculas, além das proteínas, sofrem degradação hidrolítica no processo de digestão?
No processo de digestão, além das proteínas, os carboidratos, lipídios e ácidos nucleicos (RNA) sofrem degradação hidrolítica.
- Carboidratos — são quebrados pela amilase em dissacarídeos, bem como pelos complexos enzimáticos da borda em escova dos enterócitos (por meio da hidrólise de ligações glicosídicas).
- Lipídios e fosfolipídios — são quebrados pela lipase e fosfolipase em ácidos graxos, mono e diglicerídeos.
- Ácidos nucleicos — as moléculas de RNA são quebradas pelas ribonucleases em nucleotídeos.
Por qual fórmula é calculada a constante de hidrólise de um sal?
Para um sal formado por um ácido fraco e uma base forte, aplica-se a fórmula: Kг = Kw / Ka, onde Kw é o produto iônico da água e Ka é a constante de dissociação do ácido fraco.
Por que o segundo e os subsequentes estágios de hidrólise de íons polivalentes ocorrem em um grau significativamente menor do que o primeiro?
O segundo e os subsequentes estágios de hidrólise ocorrem em um grau significativamente menor, pois em cada estágio subsequente formam-se compostos com propriedades ácidas ou básicas mais pronunciadas. Vale a regra: quanto mais forte o ácido ou a base, menor o grau de hidrólise do íon correspondente. Por exemplo, na hidrólise de carbonatos, no primeiro estágio forma-se o íon bicarbonato com propriedades ácidas muito fracas, e no segundo, o ácido carbônico, que é um ácido mais forte, o que suprime a hidrólise posterior.
Como o aquecimento da solução afeta o grau de hidrólise do sal?
O aquecimento da solução aumenta o grau de hidrólise do sal, ou seja, a hidrólise é intensificada. As fontes indicam que o grau de hidrólise aumenta com o aquecimento; a hidrólise é caracterizada como um processo endotérmico.
De que maneiras é possível deslocar o equilíbrio químico para suprimir o processo de hidrólise?
Para reduzir o grau de hidrólise, pode-se:
- diminuir a temperatura;
- aumentar a concentração do sal;
- adicionar álcali; a presença de OH⁻ desloca o equilíbrio na direção do sal original de acordo com o princípio de Le Chatelier.
Para determinar o meio de uma solução de sal, encontre o parente "forte": se o sal for formado por um ácido forte, o meio é ácido; se for por uma base forte, é alcalino.
Questões de aulas e exames
O que é o grau de hidrólise?
Esta é uma grandeza que mostra a proporção da substância que entrou em reação com a água. É igual à razão entre a concentração da parte hidrolisada e a concentração inicial do sal.
Por que na hidrólise total do sulfeto de alumínio o meio permanece neutro?
Apesar da destruição total do sal original, os produtos formados (hidróxido de alumínio e gás sulfídrico) são eletrólitos muito fracos e não produzem excesso de prótons ou íons hidroxila.
Como a força de um ácido afeta a hidrólise de seus sais?
Observa-se uma relação inversa: quanto mais forte o ácido, mais fraca é a capacidade de seus ânions entrarem em reação de troca com a água (em igualdade de condições).
O que mais estudar sobre o tema
- Elaboração de equações iônicas e moleculares da hidrólise em etapas
- A especificidade da hidrólise de sais formados por base fraca e ácido fraco
- Exemplos de decomposição irreversível de sais de metais polivalentes
- Cálculo matemático do grau de hidrólise através da quantidade de matéria
- A dependência da hidrólise em relação à natureza dos cátions na teoria de ácidos e bases de Lewis
Estude o tema completo no curso de «Química»
Aqui está um resumo. No curso, você encontra tudo o que é cobrado em aula e na prova.
- Guia metodológico completo sobre o tema «Hidrólise de sais» e mais 3.009 páginas da disciplina
- Exercícios e testes após cada tópico — como no colóquio
- Tutor de IA responderá a perguntas sobre o tópico a qualquer momento
- 99 videoaulas da disciplina
Outros tópicos da seção "Capítulo 7. Classificação das reações químicas por processos eletrônicos"
Material preparado por professores da WhiteCoat Pro de acordo com o currículo de medicina. Possui caráter educacional.