Hidrólise

Hidrólise é uma reação química na qual a água se divide em íons hidrogênio (H+) e hidróxido (OH-) para quebrar ligações químicas de outras moléculas. Esse processo é fundamental para a digestão de alimentos, convertendo polímeros complexos como proteínas, amidos e gorduras em moléculas menores (aminoácidos, açúcares simples, ácidos graxos) que podem ser absorvidos pelo organismo. Por exemplo, a hidrólise do amido durante a digestão produz moléculas de glicose.

A hidrólise (hidro = água, lise = quebra) é um fenômeno químico envolvendo a quebra de ligação de uma molécula pela água. Nesse processo, a água também tem sua molécula quebrada em íon de hidrogênio (H⁺) e íons hidroxila (OH^-).

Um dos processos de hidrólise mais importantes na química é a hidrólise salina.

Podemos obter soluções ácidas ou básicas por meio da dissolução de sais em água.

Nesses sistemas, os sais estão dissociados em cátions (íons positivos de átomos que perderam elétrons) e ânions (íons negativos de átomos que receberam elétrons). Esses íons podem interagir com os íons da água através do processo de hidrólise salina, gerando soluções com diferentes valores de pH.

Hidrólise salina é, portanto, um processo em que o(s) íon(s) proveniente(s) de um sal reage(m) com a água.

Podemos representar a reação de hidrólise de um cátion genérico (C⁺) com a água (HOH) através da seguinte equação:

C⁺ + HOH ↔ COH + H⁺

Perceba pela equação acima que houve a liberação de íon H⁺ no meio, caracterizando as soluções ácidas (possuem pH menor que 7). A hidrólise de cátions produz íons H⁺.

Exemplo de hidrólise de cátions:

NH₄⁺ _(aq) + H₂O _(l) ↔ NH₄OH _(aq) + H⁺ _(aq)

Podemos representar a reação de hidrólise de um ânion genérico (A^-) com a água (HOH) através da seguinte equação:

A^- + HOH ↔ HA + OH^-

Perceba pela equação acima que houve a liberação de íon OH^- no meio, caracterizando as soluções básicas (possuem pH maior que 7). A hidrólise de ânions produz íons OH^-.

Exemplo de hidrólise de cátions:

CN^- _(aq) + H₂O _(l) ↔ OH^- _(aq) + HCN _(aq)

Para entendermos um pouco melhor este assunto, é essencial saber o que é uma base forte, base fraca, ácido forte e ácido fraco.

A força das bases pode estar relacionada com a sua solubilidade, ou seja, quanto maior a solubilidade de uma base, maior será o seu grau de dissociação, tornando-a uma base forte.

Por outro lado, uma base pouco solúvel terá um menor grau de dissociação, tornando-a uma base fraca. Assim, temos:

• Bases fortes: LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ca(OH)₂, Sr(OH)₂, Ba(OH)₂.
• Bases fracas: NH₄OH e bases dos demais metais.

A força dos ácidos está relacionada com o seu grau de ionização (α), que é a relação entre o número de moléculas ionizadas e o número total de moléculas dissolvidas. A partir do grau de ionização, os ácidos são classificados em:

• Fortes: α ≥ 50%
• Semifortes ou moderados: 5% < α < 50%
• Fracos: α ≤ 5%

Assim, temos:

• Ácidos fortes: HCl, HBr, HI, HNO₃, HClO₄.
• Ácidos fracos: de modo geral, todos os ácidos orgânicos são fracos.

Quando preparamos uma solução aquosa de nitrato de amônio (NH₄NO₃), seu pH é menor que 7. Podemos explicar esse fato através da análise da hidrólise desse sal, mostrada na equação química abaixo.

NH₄NO_{3 (aq)} + H₂O _(l) ↔ NH₄OH _(aq) + HNO_{3 (aq)}

   Base fraca   Ácido forte

Sendo um ácido forte, o HNO₃ encontra-se totalmente ionizado:

HNO_{3 (aq)} → H⁺ _(aq) + NO₃^-_(aq)

Sendo uma base fraca, o NH₄NO₃ encontra-se praticamente não-ionizado:

NH₄OH _(aq) → NH₄OH _(aq)

Portanto, a maneira mais correta de escrever essa reação é:

NH₄⁺ _(aq) + NO₃^- _(aq) + H₂O _(l) ↔ NH₄OH _(aq) + H⁺ _(aq) + NO₃^- _(aq)

Os íons em negrito se anulam

NH₄⁺ _(aq) + H₂O _(l) ↔ NH₄OH _(aq) + H⁺ _(aq)

A presença do íon H⁺ justifica a acidez da solução (pH < 7).

Assim, a hidrólise de um sal de ácido forte e base fraca produz uma solução ácida.

Quando preparamos uma solução aquosa de cianeto de potássio (KCN), seu pH é maior que 7. Podemos explicar esse fato através da análise da hidrólise desse sal, mostrada na equação química abaixo.

KCN _(aq) + H₂O _(l) ↔ KOH _(aq) + HCN _(aq)

     Base forte    Ácido fraco

Sendo uma base forte, o KOH encontra-se totalmente dissociado:

KOH _(aq) → K⁺_(aq) + OH^-_(aq)

Sendo um ácido fraco, o HCN encontra-se praticamente não-ionizado:

KCN _(aq) → KCN _(aq)

Portanto, a maneira mais correta de escrever essa reação é:

K⁺ _(aq) + CN^- _(aq) + H₂O _(l) ↔ K⁺ _(aq) + OH^- _(aq) + HCN _(aq)

Os íons em negrito se anulam

CN^- _(aq) + H₂O _(l) ↔ OH^- _(aq) + HCN _(aq)

A presença do íon OH^- justifica a basicidade da solução (pH > 7).

Assim, a hidrólise de um sal de ácido fraco e base forte produz uma solução básica.

Quando preparamos uma solução aquosa de cianeto de amônio (NH₄CN), ela se encontra ligeiramente básica. Podemos explicar esse fato através da análise da hidrólise desse sal, mostrada na equação química abaixo.

NH₄CN _(aq) + H₂O _(l) ↔ NH₄OH _(aq) + HCN _(aq)

 Base fraca     Ácido fraco

Por serem base e ácido fracos, ambos se encontram praticamente não-ionizados. Dessa forma, a reação pode ser escrita da seguinte forma:

NH₄⁺_(aq) + CN^- _(aq) + H₂O _(l) ↔ NH₄OH _(aq) + HCN _(aq)

Comparando as constantes de ionização do ácido (K_a) e da base (K_b), temos:

HCN: K_a = 4,9 x 10^-10

NH₄OH: K_b = 1,8 x 10^-5

K_b > K_a, ou seja, a base está mais ionizada do que o ácido, portanto, a concentração de íons OH^- é maior, o que faz com que a solução adquira um caráter ligeiramente básico.

Assim, a hidrólise de um sal de ácido fraco e base fraca produz uma solução ligeiramente ácida ou básica, dependendo da K_a e do K_b.

• K_a > K_b → solução ligeiramente ácida (pH < 7)
• K_a < K_b → solução ligeiramente básica (pH > 7) 

Quando preparamos uma solução aquosa de cloreto de sódio (NaCl), seu pH é igual a 7.

Podemos explicar esse fato através da análise da hidrólise desse sal, mostrada na equação química abaixo.

NaCl _(aq) + H₂O _(l) ↔ NaOH _(aq) + HCl _(aq)

Base forte   Ácido forte

Por serem base e ácido fortes, ambos são completamente dissociados, não ocorrendo hidrólise.

Portanto, a maneira mais correta de escrever essa reação é:

Na⁺ _(aq) + Cl^- _(aq) + H₂O _(l) ↔ Na⁺ _(aq) + OH^- _(aq) + H⁺ _(aq) + Cl­­^-_(aq)

Os íons em negrito se anulam

H₂O _(l) ↔ OH^- _(aq) + H⁺_(aq)

Assim, a hidrólise de um sal de ácido forte e base forte produz uma solução neutra (pH = 7).