Hidrólisis en reacciones ácido-base

La hidrólisis y nuestro cuerpo

En nuestro cuerpo, la energía se almacena como ATP. Para que podamos utilizar la energía del ATP, la hidrólisis necesita romper uno de los grupos fosfato del ATP que produce ADP. La hidrólisis es el proceso mediante el cual se usa agua para romper un enlace en una molécula.

Dado que el agua puede actuar como base o como ácido, puede participar en una variedad de reacciones. En situaciones normales, siempre se ionizará algo de agua de modo que tengamos algunos iones positivos y algunos iones negativos. Esto se debe a que el oxígeno puede ceder un hidrógeno (formando un anión hidróxido) o tomar otro hidrógeno (formando un ion hidronio).

Hidrólisis en reacciones ácidas

Puede resultar un poco confuso pensar qué reacciones son reacciones ácidas y cuáles son reacciones básicas porque para la hidrólisis ácida el agua actúa como base, mientras que para la hidrólisis básica el agua actúa como un ácido. La forma de mantener esto en orden es recordar que la hidrólisis se refiere a una molécula que se rompe con agua. Entonces, ¿qué molécula se está rompiendo? En la hidrólisis ácida, es una molécula ácida la que se está rompiendo. Para que la molécula ácida se rompa, el agua (en la parte de hidrólisis del nombre) debe actuar como base. Funciona de forma opuesta para la hidrólisis básica.

Veamos algunos ejemplos de hidrólisis ácida. Para que la hidrólisis ácida funcione, reaccionamos el agua con un ácido débil como el ácido acético o el ácido fluorhídrico.

El ácido acético reacciona con el agua y el agua actúa como base y acepta el hidrógeno, rompiendo el enlace de hidrógeno y oxígeno.

En este ejemplo, el ácido fluorhídrico reacciona con el agua y el agua actúa como base y acepta el hidrógeno del ácido fluorhídrico. Esto rompe el enlace fluoruro-hidrógeno y terminamos con un ion fluoruro y un ion hidronio.

Estas reacciones ahora pueden actuar como un catalizador para otras reacciones ya que tenemos una carga positiva en el agua y una carga negativa en el ácido acético. Ambos compuestos ahora pueden reaccionar fácilmente con otros compuestos. Por ejemplo, el agua (ion hidronio) puede reaccionar con un éster y descomponerlo en un ácido carboxílico y un alcohol.

Este ion hidronio es también el que reacciona con el ATP para romper el enlace fosfato y liberar energía en el cuerpo.

Hidrólisis en reacciones básicas

La hidrólisis en reacciones básicas es muy similar a la hidrólisis en reacciones ácidas, excepto que ahora el agua actúa como donante de protones y se convierte en anión hidróxido (OH).

La piridina es una base débil por lo que puede hidrolizarse con agua. En esta reacción, la piridina toma el hidrógeno del agua rompiendo ese enlace oxígeno-hidrógeno.

En la naturaleza, la urea puede descomponerse en amoníaco y dióxido de carbono. En el suelo, el amoníaco es muy necesario como fuente de nitrógeno para que las plantas crezcan. Este proceso es posible mediante una reacción similar a la hidrólisis de piridina. La urea toma un hidrógeno del agua formando un anión hidróxido. Este anión luego puede dar la vuelta y reaccionar con la urea, formando amoníaco y ácido carbámico. Este ácido carbámico puede descomponerse rápidamente en otro amoníaco y dióxido de carbono.

Resumen de la lección

La hidrólisis es la ruptura de moléculas mediante el uso de agua. Dado que el agua puede actuar como un ácido o como una base, puede reaccionar en reacciones ácidas y básicas. La hidrólisis ácida es cuando el agua actúa como base para romper un ácido débil. Por ejemplo, el ácido acético puede reaccionar con el agua formando un ion hidronio. Este ion hidronio puede reaccionar con otros compuestos, como el ATP, para liberar energía en nuestro cuerpo. La hidrólisis básica es cuando el agua actúa como un ácido para romper una base débil. Por ejemplo, el agua puede reaccionar con la urea, formando un anión hidróxido que luego puede liberar amoniaco de la urea, que es fundamental para el crecimiento de las plantas.