Tổng hợp các chất thủy phân trong môi trường axit, môi trường kiềm

1.Thủy phân trong môi trường axit là như thế nào?

Thủy phân là một quá trình hóa học trong đó một phân tử chất bị phân chia thành nhiều chất mới thông qua sự tách hóa. Quy trình này xảy ra khi một chất hợp phân tử kết hợp, tương tác với nước hoặc các chất dung môi khác. Từ đó dẫn đến phản ứng phân tách và các chất mới được tạo ra có tính chất, cấu trúc khác nhau. Đây là quá trình phá vỡ liên kết của các chất với sự tham gia của nước. Phương trình thủy phân tổng quát như sau:

H₂O + AB = AH + B-OH

Tuy nhiên không chỉ phân tử là cơ chất phá vỡ liên kết. Bản thân nước (H₂O) cũng đứt gãy và phân tách các ion. Chúng phân tách thành H⁺ và OH^-. Môi trường axit là môi trường nước mà trong đó H⁺ lớn hơn OH^-, và có độ pH<7.

Thủy phân trong môi trường axit và môi trường kiềm là một phương pháp được ứng dụng nhiều trong các ngành công nghiệp khác nhau

2. Các chất thủy phân được trong môi trường axit 

Các chất có thể thủy phân trong môi trường axit tiêu biểu gồm có: tinh bột, saccarozo, xenlulozo, metyl axetat,saccarozo,... Cùng Đông Á tìm hiểu chi tiết các chất đó dưới đây nhé:

2.1 Tinh bột

Tinh bột là một hợp chất phổ thông tồn tại rất nhiều trong các loại củ khoai, sắn và ngũ cốc. Chúng là chất rắn vô định hình có màu trắng, không tan trong nước ở nhiệt độ thường. Khi hòa cùng nước nóng 65^oC trở lên, chúng sẽ biến thành dạng dịch keo, gọi là hồ tinh bột. 

Ở góc độ hóa học, chúng là hỗn hợp của hai loại chất polisaccarit là: amylopectin và amilozo. Tinh bột là chất thủy phân nhờ vào xúc tác của axit vô cơ. Đây là phương trình phản ứng của chúng. Sau khi phản ứng, dung dịch thu được có khả năng tráng bạc:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

Nhờ xúc tác của enzim, tinh bột có thể thủy phân thành dextrin → mantozo → glucozo 

Tinh bột là một hợp chất phổ thông tồn tại rất nhiều trong các loại củ khoai, sắn và ngũ cốc

2.2 Xenlulozo

Xenlulozo có tên khác là mùn cưa, vỏ bào. Chúng là loại chất rắn hình sợi, không có mùi vị và không tan trong nước khi bị đun nóng. Chúng cũng không bị tan trong dung môi hữu cơ thông thường. Chất này là thành phần chính trong gỗ, nứa, tre,... Phương trình thủy phân của xenlulozo được biểu diễn như sau:

(C₆H₁₀O₅)_n + nH₂O → nC₆H₁₂O₆

Chất thu được sau khi thủy phân xenlulozo là glucozo, sau đó dùng làm nguyên liệu để sản xuất ra ethanol. 

Xenlulozo có tên khác là mùn cưa, vỏ bào, là thành phần chính trong gỗ, nứa, tre,...

2.3 Saccarozo

Saccarozo là một chất xuất hiện rất nhiều trong tự nhiên. Chúng có mặt trong mía, hoa thốt nốt, củ cải đường,.... Chúng tồn tại dưới dạng hợp chất kết tinh không màu, có vị ngọt và dễ tan trong nước. 

Phản ứng thủy phân của chất saccarozo được biểu diễn dưới dạng một phản ứng hoán đổi trong nước. Ở đó chúng tách thành hai dạng glucozo và fructozo, đường đơn qua tác động của nước. Có thể thêm enzyme invertase để phản ứng diễn ra tốt hơn:

H2O + C₁₂H₂₂O₁₁ → C₆H₁₂O₆  + C₆H₁₂O₆ 

Phản ứng thủy phân chất saccarozo là tiền đề cho các quá trình trong việc chuyển đường thành nhiều loại thực phẩm ngọt như kẹo, nước ngọt và mứt. Chúng cũng diễn ra trong tự nhiên với quá trình chín của trái cây. 

Saccarozo có mặt trong mía, hoa thốt nốt, củ cải đường

2.4 Metyl axetat

Metyl axetat là một loại hợp chất hữu cơ có công thức là CH₃COOCH3. Chúng được dùng rộng rãi trong lĩnh vực hóa chất và công nghiệp. Hợp chất metyl axetat không màu, có mùi thơm dễ chịu và dễ bay hơi. 

Phản ứng thủy phân trong môi trường axit của metyl axetat được gọi chung là phản ứng este hóa. Trong phản ứng este hóa, chất này tác dụng với một axit, từ đó tạo ra chất este mới và nước. Chúng được mô tả như sau:

CH₃COOCH₃ + HOH ⇆ CH₃COOH + CH₃OH

3 Các chất thủy phân trong môi trường kiềm

Ngoài môi trường axit, môi trường kiềm cũng có thể khiến các chất thủy phân. Dưới đây là một số chất phản ứng thủy phân trong môi trường kiềm

3.1 Etyl axetat

Etyl Axetat hay còn gọi là ethyl axetat, có công thức hóa học là CH₃COOC₂H₅ và công thức phân tử là C4H₈O₂. đây là loại chất lỏng không có màu, có mùi thơm quả ngọt dễ chịu. Chúng được ứng dụng làm nước tẩy sơn móng tay và gel sơn móng tay. Ngoài ra chúng còn được dùng là dung môi cho nhiều hoạt động trong ngành công nghiệp

CH₃COOC₂H₅ thủy phân trong môi trường kiềm mạnh, có nhiệt độ cao. Từ đó được hai chất là ethanol và axit axetic

NaOH + CH₃COOC₂H₅ → CH₃COONA + C₂H₅OH

Etyl Axetat được ứng dụng làm nước tẩy sơn móng tay và gel sơn móng tay

3.2 Tripanmitin

Tripanmitin là một loại hợp chất khá đặc biệt, có tên được kết hợp 3 nguyên tố lớn hydrogen (H), cacbon (C), oxy (O). Chúng có công thức cấu tạo là (C₁₅H₃₁COO)₃C₃H₅, công thức phân tử là C₅₁H₉₈O₆. Chất này là một phần cần thiết trong hoạt động dự trữ mỡ cơ thể, cung cấp năng lượng cho cơ bắp hoạt động.

Phản ứng thủy phân của tripanmitin trong môi trường kiềm được gọi là phản ứng xà phòng hóa. Các phân tử được tạo ra từ phản ứng này là sodium palmitate (C15H31COONA) và glycerol (C3H5(OH)3). Phương trình phản ứng thủy phân diễn ra như sau:

(C₁₅H₃₁COO)₃C₃H₅ + 3NaOH → 3C₁₅H₃₁COONa + C₃H₅(OH)₃

Tripanmitin là một phần cần thiết trong hoạt động dự trữ mỡ cơ thể

3.3 Gly-Ala

Gly-Ala là tên viết tắt của hai chất amino axit: Glycine và Alanine, trong đó Glycine được viết trước Alanine. Sự kết hợp của hai amino axit này trong một chuỗi polypeptide sẽ gây ảnh hưởng đến cấu trúc của protein đó, từ cấu trúc thứ cấp cho đến vai trò hoạt động sinh học của protein. Phương trình phản ứng thủy phân trong môi trường kiềm diễn ra như sau:

Gly-Ala + NaOH → Gly^- + Ala-NH2 + Na⁺

Trên đây là thông tin về các chất thủy phân trong môi trường axit và môi trường kiềm Đông Á đã tổng hợp được. Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về các phản ứng hóa học khác, hãy truy cập vào website Đông Á để biết thêm nhé.