水解

水解是水分子破坏一个或多个化学键的任何化学反应。 该术语广泛用于以水为亲核试剂的取代、消除和溶剂化反应。

生物水解是生物分子的裂解，其中水分子被消耗以实现较大分子分离成组成部分。 当碳水化合物通过水解分解成其组成糖分子时（例如，蔗糖分解成葡萄糖和果糖），这被认为是糖化。

水解反应可以是缩合反应的逆反应，在缩合反应中，两个分子结合成一个更大的分子并排出一个水分子。 因此，水解会增加水以分解，而冷凝会通过去除水而增加。

通常水解是一种化学过程，其中将水分子添加到物质中。 有时，这种添加会导致物质和水分子分裂成两部分。 在此类反应中，目标分子（或母体分子）的一个片段获得一个氢离子。 它破坏了化合物中的化学键。

当弱酸或弱碱（或两者）的盐溶解在水中时，会发生一种常见的水解。 水自发地电离成氢氧根阴离子和水合氢阳离子。 盐也离解成其组成阴离子和阳离子。 例如，乙酸钠在水中离解成钠离子和乙酸根离子。 钠离子与氢氧根离子反应很少，而乙酸根离子与水合氢离子结合产生乙酸。 在这种情况下，最终结果是氢氧根离子相对过量，从而产生碱性溶液。

强酸也会发生水解。 例如，将硫酸 (H_{2SO4) 溶解在水中会伴随水解生成水合氢离子和硫酸氢盐，即硫酸 的共轭碱基。 有关这种水解过程中发生的情况的更多技术讨论，请参阅 Brønsted–Lowry 酸碱理论。}

酸碱催化的水解非常普遍； 一个例子是酰胺或酯的水解。 当亲核试剂（一种寻核剂，例如水或羟基离子）攻击酯或酰胺的羰基碳时，它们就会发生水解。 在含水碱中，氢氧根离子是比极性分子（如水）更好的亲核试剂。 在酸中，羰基被质子化，这导致更容易发生亲核攻击。 两种水解的产物都是带有羧酸基团的化合物。

也许最古老的酯水解商业实践例子是皂化（肥皂的形成）。 它是甘油三酯（脂肪）与碱水溶液（例如氢氧化钠 (NaOH)）的水解。 在此过程中，形成甘油，脂肪酸与碱反应，将它们转化为盐。 这些盐被称为肥皂，通常在家庭中使用。

此外，在生命系统中，大多数生化反应（包括 ATP 水解）都发生在酶的催化过程中。 酶的催化作用可以水解蛋白质、脂肪、油和碳水化合物。 例如，可以考虑蛋白酶（通过引起蛋白质中的肽键水解来帮助消化的酶）。 它们催化肽链中内部肽键的水解，与外肽酶相反。

然而，蛋白酶并不催化所有种类蛋白质的水解。 它们的作用是立体选择性的：只有具有特定三级结构的蛋白质才会被靶向，因为需要某种定向力将酰胺基团置于适当的催化位置。 酶与其底物（蛋白质）之间的必要接触是由于酶以形成适合底物的缝隙的方式折叠而产生的； 缝隙还包含催化基团。 因此，不适合缝隙的蛋白质不会发生水解。 这种特异性保留了其他蛋白质（如激素）的完整性，因此生物系统继续正常运作。

水解后，酰胺转化为羧酸和胺或氨（在酸存在下会立即转化为铵盐）。 羧酸上的两个氧基团之一来自水分子，胺（或氨）获得氢离子。 肽的水解产生氨基酸。

许多聚酰胺聚合物如尼龙 6,6 在强酸存在下会水解。 该过程导致解聚。 由于这个原因，尼龙产品在暴露于少量酸性水中时会因破裂而失效。