水解簡介

水與另一化合物反應(yīng)，該化合物分解為兩部分，水中氫離子加到其中的一部分，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(yīng)過程，滿足這些條件的叫做水解。工業(yè)上應(yīng)用較多的是有機(jī)物的水解，主要生產(chǎn)醇和酚。水解反應(yīng)是中和或酯化反應(yīng)的逆反應(yīng)。大多數(shù)有機(jī)化合物的水解,僅用水是很難順利進(jìn)行的。根據(jù)被水解物的性質(zhì)水解劑可以用氫氧化鈉水溶液、稀酸或濃酸，有時(shí)還可用氫氧化鉀、氫氧化鈣、亞硫酸氫鈉等的水溶液。這就是所謂的加堿水解和加酸水解。水解可以采用間歇或連續(xù)式操作，前者常在塔式反應(yīng)器中進(jìn)行，后者則多用釜式反應(yīng)器。典型的水解有五種類型。

水解是一種化工單元過程，是利用水將物質(zhì)分解形成新的物質(zhì)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堿陽離子或者酸根離子與水電離產(chǎn)生的氫離子或者氫氧根離子結(jié)合，生成弱電解質(zhì)的過程。

水解反應(yīng)就是鹽在溶液中和水作用而改變?nèi)芤核岫鹊姆磻?yīng)需要在一定溫度條件下進(jìn)行。

水解有機(jī)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(yīng)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，如從氯芐制苯甲醇；芳環(huán)上的鹵素被鄰位或?qū)ξ幌趸罨瘯r(shí)，水解較易進(jìn)行，如從對(duì)硝基氯苯制對(duì)硝基酚鈉。

②芳磺酸鹽的水解

通常不易進(jìn)行，須先經(jīng)堿熔，即以熔融的氫氧化鈉在高溫下與芳磺酸鈉作用生成酚鈉，后者可通過加酸水解生成酚。如萘－2－磺酸鈉在300～340℃常壓堿熔后水解而得2－萘酚。某些芳磺酸鹽還需用氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合堿作為堿熔的反應(yīng)劑。芳磺酸鹽較活潑時(shí)可用氫氧化鈉水溶液在較低溫度下進(jìn)行堿熔。

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(yīng)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(chuàng)木酚)。芳環(huán)上的氨基直接水解，主要用于制備1-萘酚衍生物,因它們有時(shí)不易用其他合成路線制得。根據(jù)芳伯胺的結(jié)構(gòu)可用加堿水解、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(jīng)加堿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。低碳烯烴與濃硫酸作用所得烷基硫酸酯，經(jīng)加酸水解可得低碳醇。

⑤蛋白質(zhì)的水解

蛋白質(zhì)在酶的作用下，水解位點(diǎn)特定，用于一級(jí)結(jié)構(gòu)，分析肽普。蛋白質(zhì)在酸的作用下，色氨酸破壞，天冬酰胺和谷氨酰胺脫酰胺基。

水解無機(jī)鹽的水解

分四類：

一、強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽不發(fā)生水解，因?yàn)樗鼈冸婋x出來的陰、陽離子不能破壞水的電離平衡，所以呈中性。

二、強(qiáng)酸弱堿鹽，我們把弱堿部分叫弱陽，弱堿離子結(jié)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(dòng)，結(jié)果溶液中的氫離子濃度大于氫氧根離子濃度，使水溶液呈酸性。

三、強(qiáng)堿弱酸鹽，我們把弱酸部分叫弱陰，同理弱陰結(jié)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于氫離子濃度，使溶液呈堿性。

四、弱酸弱堿鹽，弱酸部分結(jié)合氫，弱堿部分結(jié)合氫氧根，生成兩種弱電解質(zhì)，再比較它們的電離常數(shù)Ka、Kb值的大?。ǘ皇撬舛鹊拇笮。?，在一溫度下，弱電解質(zhì)的電離常數(shù)（又叫電離平衡常數(shù)）是一個(gè)定值，這一比較就可得出此鹽呈什么性了，誰強(qiáng)呈誰性，電離常數(shù)是以10為底的負(fù)對(duì)數(shù)，誰負(fù)得少誰就大。總之一句話，鹽溶液中的陰、陽離子結(jié)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(zhì)的反應(yīng)叫鹽類的水解。

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(xué)中和無機(jī)制備中常采用升高溫度使水解完全以達(dá)到分離和合成的目的。

3、酸度：根據(jù)平衡方程原理，可通過控制酸度來控制水解平衡。

水解無機(jī)反應(yīng)

（1）含弱酸陰離子、弱堿陽離子的鹽的水解，例如：Fe³ 3H₂O=Fe(OH)₃ 3H ，CO₃^2- H₂O=HCO^3- 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(yīng)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(yīng)為水分子攻擊氮原子。

水解有機(jī)取代反應(yīng)

（水解反應(yīng)）(有機(jī)反應(yīng))

1.鹵代烴在強(qiáng)堿水溶液中水解，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、堿水溶液中水解，例如：

CH₃COOCH₂CH₃ H₂O—H△→CH₃COOH CH₃CH₂OH

CH₃COOCH₂CH₃ NaOH H₂O△=CH₃COONa CH₃CH₂OH

4.二糖、多糖的水解，例如淀粉的水解：（C₆H₁₀O₅）n n·H₂O→n·C₆H₁₂O₆(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(yīng)中“=”均為可逆符號(hào)（除酯在堿中水解的反應(yīng)），水解產(chǎn)物量很小，不必標(biāo)明沉淀或氣體。

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(chuàng)新辦法正在引起人們的興趣――用堿液來水解尸體，使其變成褐色的糖漿物，沖入下水道就行了。

此過程叫堿水解，美國16年前就開發(fā)出了此技術(shù)，主要用于處理動(dòng)物尸體。通過把一個(gè)巨大的像高壓鍋似的不銹鋼筒里的堿液加熱到300度，再升壓到每平方英寸60磅的壓力之下，就可以水解尸體了。到2013年，全世界只有美國醫(yī)療中心用它來處理人類尸體 ――全是用于研究的捐贈(zèng)者的遺體。

由于此辦法具有環(huán)保優(yōu)勢(shì)，一些殯儀館表示它有一天會(huì)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(zhàn)，這會(huì)讓一些人感到可怕。因?yàn)樾睦碜儜B(tài)者和獨(dú)裁者用酸或堿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(huì)的很大爭(zhēng)論，其中美國有些地方在法律上禁止此辦法的應(yīng)用。

然而，在美國明尼蘇達(dá)州和新罕布什爾州，堿水解是合法的，有些喪葬承辦人正在急切地推銷這一辦法。據(jù)報(bào)道，這種水解后的咖啡色液體具有機(jī)油一般的稠密度，還帶有一股強(qiáng)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(jìn)行的話，是可以安全進(jìn)入下水道的。而且，堿水解不會(huì)占用埋葬和火化那么多的空間，還能減少火葬場(chǎng)最關(guān)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(dá)大學(xué)的二處校址分別從2005年和20世紀(jì)90年代中期開始用堿水解來消溶動(dòng)物尸體。美國生物安全公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)這種鋼筒，他們估計(jì)大約有40-50家醫(yī)院用他們的設(shè)備來處理醫(yī)療廢物和動(dòng)物尸體。使用者包括獸醫(yī)學(xué)院、大學(xué)、制藥公司和美國政府機(jī)構(gòu)。

雙水解反應(yīng)(The double hydrolysis reaction)是指弱酸陰離子和弱堿陽離子相互促進(jìn)水解，如Al3 和HCO3-，直至完全的反應(yīng)。但是實(shí)際上鋁離子與碳酸氫根并不一定發(fā)生完全雙水解，只要稍加控制反應(yīng)條件，鋁離子與碳酸氫根就可以發(fā)生反應(yīng)形成堿式碳酸鋁鹽。雙水解反應(yīng)發(fā)生的條件之一是水解產(chǎn)物是容易脫離反應(yīng)體系的溶解度非常小物質(zhì)，如Al(OH)3、Fe(OH)3或H2、O2等極難溶的氣體。當(dāng)然，若互相促進(jìn)水解程度非常大水解反應(yīng)也可以認(rèn)為完全進(jìn)行。

強(qiáng)酸弱堿鹽的水解平衡

（以

強(qiáng)堿弱酸鹽的水解平衡

（以

水解平衡與電離平衡綜合

（以

①.電荷守恒——溶液中所有陽離子帶的正電荷等于所有陰離子帶的負(fù)電荷（即溶液呈電中性）

②.物料守恒（原子守恒）——溶液中某些離子能水解或電離，這些粒子中某些原子總數(shù)不變，某些原子數(shù)目之比不變

③.水的電離守恒（質(zhì)子守恒）（可以由上述兩式相減得到，不建議直接列）

注：水電離守恒式的直接推導(dǎo)（以純堿溶液為例）

c(H )水=c(OH-)水

c(H )水=c(HCO3-) 2c(H2co3) c(H )

所以c(OH-)水=c(HCO3-) 2c(H2CO3) c(H )

雙水解反應(yīng)

雙水解反應(yīng)——一種鹽的陽離子水解顯酸性，一種鹽的陰離子水解顯堿性，當(dāng)兩種鹽溶液混合時(shí)，由于H 和OH-結(jié)合生成水而相互促進(jìn)水解，使水解程度變大甚至完全進(jìn)行的反應(yīng)。

①.完全雙水解反應(yīng)

離子方程式用==表示，標(biāo)明↑↓，離子間不能大量共存

種類：

范例：

②.不完全雙水解反應(yīng)

離子方程式用可逆符號(hào)，不標(biāo)明↑↓，離子間可以大量共存

種類：NH4 與CO32- HCO3- S2-，HS-,CH3COO-等弱酸根陰離子

③.并非水解能夠相互促進(jìn)的鹽都能發(fā)生雙水解反應(yīng)

有的是發(fā)生復(fù)分解反應(yīng)——Na2S CuSO4===Na2SO4 CuS↓

有的是發(fā)生氧化還原反應(yīng)——2FeCl3 Na2S===2FeCl2 S↓ 2NaCl或2FeCl3 3Na2S===2FeS↓ S↓ 6NaCl

PS：離子間不能大量共存的條件——生成沉淀、氣體、水、微溶物、弱電解質(zhì)；發(fā)生氧化還原、完全雙水解反應(yīng)

（多元弱酸的酸式酸根離子不能與H 或OH-離子共存；在酸性條件下，NO3-和MnO4-具有強(qiáng)氧化性）

蒸干產(chǎn)物

鹽溶液蒸干后得到的物質(zhì)

①.水解生成揮發(fā)性酸的鹽溶液，蒸干后得到鹽相應(yīng)的氫氧化物，如FeCl3溶液蒸干后得到Fe(OH)3,故蒸干時(shí)應(yīng)通入HCl。（只有HCl會(huì)揮發(fā)）

水解生成難揮發(fā)性酸或強(qiáng)堿的鹽溶液，蒸干后得到原溶質(zhì)，如Na2SO4溶液。

②.陰陽離子均易水解的鹽，蒸干后得不到任何物質(zhì)，如（NH4）2S溶液。

③.易被氧化的物質(zhì)，蒸干后得到其氧化產(chǎn)物，如Na2SO3溶液蒸干后得到Na2SO4固體。

④.受熱易分解的物質(zhì)，蒸干后得到其分解產(chǎn)物，如NaHCO3溶液蒸干后得到Na2CO3固體。( Mg(HCO3)2先變成MgCO3再變成了Mg(OH)2是后者溶解度更小的緣由。

⑤.酸根陰離子易水解的強(qiáng)酸鹽，如K2CO3溶液蒸干后可得原物質(zhì)

①鹵化物的水解　通常用氫氧化鈉水溶液作水解劑，反應(yīng)通式如下： 　水解

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，如從氯芐制苯甲醇；芳環(huán)上的鹵素被鄰位或?qū)ξ幌趸罨瘯r(shí)，水解較易進(jìn)行，如從對(duì)硝基氯苯制對(duì)硝基酚鈉。 　②芳磺酸鹽的水解　通常不易進(jìn)行，須先經(jīng)堿熔，即以熔融的氫氧化鈉在高溫下與芳磺酸鈉作用生成酚鈉，后者可通過加酸水解生成酚。如萘－2－磺酸鈉在300～340℃常壓堿熔后水解而得2－萘酚。某些芳磺酸鹽還需用氫氧化鈉和氫氧化鉀的混合堿作為堿熔的反應(yīng)劑。芳磺酸鹽較活潑時(shí)可用氫氧化鈉水溶液在較低溫度下進(jìn)行堿熔。 ?、郯返乃狻≈泛头及芬话悴灰姿狻７疾吠ǔＲ仍谙×蛩嶂兄氐芍氐}，再加熱使重氮鹽水解。反應(yīng)通式如下： 　Ar-NH2 NaNO2 2H2SO4─→Ar-N娚HSO嬄 NaHSO4 2H2O　Ar-N娚HSO嬄 H2O─→ArOH H2SO4 N2　如從鄰氨基苯甲醚制鄰羥基苯甲醚(愈創(chuàng)木酚)。芳環(huán)上的氨基直接水解，主要用于制備1-萘酚衍生物,因它們有時(shí)不易用其他合成路線制得。根據(jù)芳伯胺的結(jié)構(gòu)可用加堿水解、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。 ?、荃サ乃?油脂經(jīng)加堿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。低碳烯烴與濃硫酸作用所得烷基硫酸酯，經(jīng)加酸水解可得低碳醇。2100433B

*此水解常數(shù)為25 ℃時(shí)，根據(jù)解離常數(shù)計(jì)算得出，解離常數(shù)（25 ℃）可以從化學(xué)手冊(cè)上查得。2100433B