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简介
水解作用是一种化学过程，其中$\mathrm{H_{2}O}$用于破坏聚合物单元之间的连接，从而产生简单的单体单元。在水解过程中，水分子通常会加入两个分离的成分。
其中一部分将获得𝐻+离子基团，而另一部分将获得𝑂𝐻−离子基团。这就是水解发生的方式。它可用于分解食物材料的不同聚合物单元，如酸、脂肪、盐、复杂碳水化合物、碱和蛋白质。
什么是水解？
水解反应会逆转缩合过程。两个分子结合形成一个更大的单元，产生一个$\mathrm{H_{2}O}$分子。因此，水解用于分解缩合物并释放水。
水解一词源于希腊语 hydro，意为水，和 lysis，意为分解或解开。在水解过程中，$\mathrm{H_{2}O}$分子与分子的两个区域相连。一种物质的分子将获得一个𝐻+离子，而另一种将获得一个𝑂𝐻基团。水解过程主要用于将聚合物降解为单体。
所以，水解是指利用水来分离化合物的一种行为。$\mathrm{H_{2}O}$与另一种化学组分的反应会生成 2 种或更多种产物。例如，在$\mathrm{H_{2}O}$中溶解弱酸或弱碱的盐，或者在水中溶解硫酸，它能生成氢鎓和硫酸氢盐络合物。
水解过程的通式如下：
$$\mathrm{AB\:+\:H_{2}O\rightarrow\:AH\:+\:BOH}$$
盐水解是什么意思？
碱与酸之间的相互作用会生成盐，这称为中和反应。当盐与$\mathrm{H_{2}O}$结合时，它会电离并分离成阴离子与阳离子。盐的阳离子与阴离子的相互作用称为盐水解。根据其水解反应，盐被分为 3 种 −
中性盐由强碱与强酸的中和反应生成，结果生成中性盐。它们被认为是中性的，因为盐溶液中的键溶解在水中后不会断裂；它们只是水合且不会水解。例如，氯化钠。
碱性盐由弱酸与强碱的中和反应生成。这会生成性质为碱性的盐。
酸性盐是由弱碱与强酸之间中和反应生成的。结果形成酸性盐。当氯化铵与$\mathrm{H_{2}O}$反应时，它会解离成 𝐶𝑙− 离子与 𝑁𝐻+ 离子。
例如，当氟化钠与$\mathrm{H_{2}O}$水解时，它会解离成强碱与弱酸。
$$\mathrm{HF\:+\:NaOH\:\rightarrow\:NaF\:+\:H_{2}O}$$
$$\mathrm{HCl\:+\:NH_{3}\rightarrow\:NH_{4}Cl}$$
强碱与强酸形成的盐
由强酸与强碱相互作用形成的盐在性质上是中性的。阳离子与阴离子之间形成的键非常牢固，不会溶解在溶液中。链接在形成后，阴离子和阳离子的电子分布状态使得这两个离子均达到最稳定的电子状态。离子或静电键会生成这些盐，这些盐不会在溶液中分解。这些盐不能水解但可以水合。这些盐称为中性盐或两性盐，因为它们没有电荷。例如，氯化钠。
弱酸与强碱形成的盐
带正电的盐由强碱与弱酸的中和反应生成。这些盐称为碱性盐。在$\mathrm{H_{2}O}$中，这些盐会迅速水解。例如，乙酸钠盐水解
$$\mathrm{CH_{3}COONa(aq)\rightarrow\:CH_{3}COO^{-}(aq)\:+\:Na^{+}(aq)}$$
所生成的醋酸根离子与$\mathrm{H_{2}O}$中的氢离子反应生成氢氧化根离子和乙酸。
$$\mathrm{CH_{3}COO^{-}(aq)\:+\:HOH\rightarrow\:CH_{3}COOH\:+\:OH^{-}(aq)}$$
乙酸在水中不电离，因为它是一种弱酸。但是，增加 𝑂𝐻− 离子会导致溶液变得更加碱性。因此，这些盐被称为碱性盐。这些盐的水溶液的 pH 值始终大于七。
弱碱与强酸形成的盐
由强酸和弱碱的中和反应形成的盐是酸性的。酸性盐包括氯化铵。
$$\mathrm{NH_{4}Cl(aq)\rightarrow\:NH^{+}(aq)\:+\:Cl^{-}(aq)}$$
所生成的铵离子随后与$\mathrm{H_{2}O}$分子中的氢氧根离子结合生成氢氧化铵。氢离子的形成导致溶液呈酸性。因此，这些盐的水溶液呈酸性，pH 值小于七。
$$\mathrm{NH^{+}(aq)\:H_{2}O\:\Longleftrightarrow\:NH_{4}OH(aq)\:+\:H^{+}(aq)}$$
弱碱与弱酸形成的盐
根据所涉及酸和碱的性质，弱碱和弱酸的中和反应形成的盐可能是微碱性、微酸性或中性的。水解程度以及水的电离与溶液浓度无关。例如：醋酸铵。
$$\mathrm{CH_{3}COO^{-}\:+\:NH^{+}\:H_{2}O\:\Longleftrightarrow\:CH_{3}COOH\:+\:NH_{3}OH}$$
水解和水合这两个术语有什么区别？
| 水解作用 | 水合 |
|---|---|
| 它是通过分解$\mathrm{H_{2}O}$分子来切断复杂键的过程。 | 它是向离子中添加水分子以形成水合盐或水合离子的过程。 |
| 阴离子、阳离子或两者与 $\mathrm{H_{2}O}$ 的相互作用会改变水的 pH 值。 | 溶剂分子围绕着溶质分子。 |
| 在阴离子或阳离子改变水的 pH 值的化学反应中，要么增加要么减少。 | 在反应机理中，它保持不变。 |
| $\mathrm{Na_{2}CO_{3}\:+\:2H_{2}O\rightarrow\:2NaOH\:+\:H_{2}CO_{3}}$ | $\mathrm{K^{+}Cl^{-}\:+\:H_{2}O\rightarrow\:K^{+}\:+\:Cl^{-}}$ |
结论
任何水分子的化学过程破坏两种物质之间 1 或多个化学键被称为水解。水被用于分解人体中复杂的聚合物和成分，这是一个水解的突出实例。水是一种极性分子。其极性对于将电荷区分开正负离子非常重要。
常见问题
1.为什么 $\mathrm{NaCl\:,\:KCl\:和\:KNO_{3}}$ 不水解？
它们不会发生水解，因为它们在分离的水性混合物中产生强碱和强酸。
2.如何确定水溶液的方程式？
pH 值由酸的 pKa 和碱的 pKb 决定。
$$\mathrm{pH\:=\:7\:+\:12(pKa\:-\:pKb)}$$
3.为什么 $\mathrm{CaF_{2}}$ 很难水解？
$\mathrm{CaF_{2}}$ 很难水解，因为多价金属离子是极小的离子氟化物，由于其较大的晶格能，在 𝐻2Ooo 中非常难以溶解。
4.在光合作用中，如何将 ATP 转化为 ADP？
ATP 或三磷酸腺苷三磷酸是人体的重要能量来源，ATP 与水的相互作用将其分解成 ADP。这是一个重要的过程，发生在人体的代谢活动中。
5.从双氢的化学反应性来说，解释一下 𝐻 − 𝐻 键的高焓。
这是由于 H-H 键的原子尺寸小以及键长短。
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