Hidrólisis QUÍM.

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Química

Generalidades. Descomposición de sustancias químicas por medio del agua. Los fenómenos de descomposición hidrolítica tienen gran importancia en todo tipo de operaciones químicas y se han estudiado ampliamente los mecanismos y factores que en ellos intervienen.

En todas las reacciones de h. hay una serie de relaciones que rigen el proceso, en las cuales influyen principalmente las constantes de disociación del agua y de los iones ácidos o bases que intervienen (v. ÁCIDOS I). Aplicando la ley de acción de masas a los equilibrios (v. REACCIONES QUÍMICAS) que se producen en cada caso y manejando convenientemente los parámetros de disociación, se obtiene el valor de la constante de h., KI, que es distinto para cada sal. En general, la h. será tanto mayor cuanto más alta sea la temperatura, puesto que la disociación aumenta con ella y es tanto mayor cuanto más débiles sean los ácidos y las bases que originaron la sal hidrolizable. Otro valor importante es el grado de hidrólisis, que es la fracción de la sal, en moles, que se encuentra hidrolizada. Es importante este valor porque el pH (v.), esto es, la acidez o alcalinidad que se produce por disolución de la sal, depende de la extensión relativa en que se verifique la reacción entre el agua y los iones que actúan como ácido o como base fuerte.

Las reacciones de h. tienen gran aplicación en Química analítica, sobre todo en el reconocimiento de cationes, cuyos hidróxidos (v.) precipitan en el medio adecuado, como, p. ej., el bismuto (111), antimonio (III), cromo (111), aluminio, etc.

Compuestos inorgánicos. Hay una clara diferencia entre la h. de sustancias inorgánicas y la de sustancias orgánicas (v. COMPUESTOS QUÍMICOS). Los compuestos inorgánicos que se pueden hidrolizar son normalmente sales (v.) neutras, cuyo origen ha podido ser un proceso de neutralización ácido-base. En este sentido la reacción de h. es el proceso contrario a la neutralización, es decir, la formación de un ácido o de una base por reacción de una sal con agua, y tiene lugar al disolver dicha sal:ácido+base ~ sal+agua Si este equilibrio se desplaza hacia la derecha, hay neutralización y formación de sal; si se desplaza a la izquierda, se produce h. Puesto que las sales inorgánicas puedenestar constituidas por aniones y cationes de muy distinta naturaleza, que depende de la fuerza del ácido o base del que proceden, cada tipo de sal tendrá un comportamiento distinto en el proceso de disociación por acción del agua.

Se pueden considerar varios casos: 1) Que los componentes de la sal procedan de un ácido y una base fuertes; éste es el caso del cloruro potásico (CIK) que al disolverse en agua se disocia en iones Cl- e iones K+ los cuales prácticamente no reaccionan con el agua, por lo que resulta una disolución neutra. 2) Que sea una sal de ácido y base débiles, como es el acetato amónico CH3000NH4. En este caso resultan ionesC113000- (acetato)yNH4+ (amonio),los cuales pueden reaccionar con el agua según C13000-+H20 ~= CH3000H+OHyNH4++H20 r== NF13+H30+,dando lugar a iones hidroxilo e hidronio, pero más o menos en la misma concentración, por lo que la reacción seguirá siendo neutra. En realidad, es difícil que sea exactamente neutra puesto que la sal ha sufrido una profunda descomposición hidrolítica por doble concepto y, rigurosamente, deberá resultar una disolución débilmente ácida o básica según sea más fuerte el carácter ácido o básico, respectivamente, del catión o del anión que constituyen la sal. 3) Que se trate de una sal de ácido fuerte y base débil. Es el caso, p. ej., del cloruro amónico, CINH4, o del sulfato de aluminio (S04)3A12. Al disolverse en el agua dicho sulfato resultan los iones S04z- y A13+, el primero de los cuales, ion sulfato, es débilmente básico (como corresponde a una base conjugada de un ácido fuerte como el S04H2), por lo que en su reacción con el aguaS01-+H20 = S04H-+OHel equilibrio está claramente desplazado hacia la izquierda y apenas se formarán iones OH-; mientras que el catión A13+ reacciona hidrolíticamente en extensión apreciable, desplazando grupos ácidos segúnAI3++H20 ~= AIOH2++H30+,apareciendo en la disolución mucha mayor concentración (v.) de iones H30+ que de iones OH-, por lo que resulta una disolución ácida. 4) Que se trate de una sal de ácido débil y base fuerte, p. ej., el acetato sódico CH3000Na (AcONa), o el carbonato sódico C03Na2. En el caso del acetato sódico resultan, por la disolución hidrolítica, el catión Na+ y el anión AcO-, el primero de los cuales carece prácticamente de propiedades ácidas o básicas y no reacciona con el agua, mientras que el acetato Ac0- es marcadamente básico, capta hidrogeniones del agua y desplaza iones OH-:AcO-+H20 = AcOH+OH-,aumentando en la disolución la concentración del ion OH-, lo que da lugar a un medio básico.

Son especialmente importantes los procesos hidrolíticos de sustancias inorgánicas covalentes (v. ENLACES QUíMicos i) y de ellos los que se producen sobre los haluros covalentes que, en general, son fácilmente hidrolizados, resultando el haluro de hidrógeno y el oxiácido correspondiente (v. HALÓGENOS). Estas reacciones se producen especialmente con los haluros -de azufre, fósforo, aluminio, boro y silicio. Así, p. ej., la h. de los trihaluros de fósforo se verifica según la reacción:PX3+31120 --~ H3PO3+3HX(X=F, Cl, B r, I).

El proceso es rápido y se puede emplear en la obtención de hidruros en el caso del yodo y del bromo. También los pentahaluros de fósforo son atacados rápidamente por el agua, produciéndose en este caso la h. en dos fases:1)PXS+1120 -~ POX3+2X11. 2) POX3+31120 -~ H3P04+3HX.

Los haluros de silicio son también muy susceptibles a la h., con excepción de tetrafluoruro, F4Si, que tiene mayor carácter iónico. Los haluros de aluminio, excepto el fluoruro, son de carácter covalente y se hidrolizan muy rápidamente según la reacción:AIX3+31120 -i Al(OH)3+3HX.

En el caso del boro todos los haluros son covalentes y se hidrolizan con facilidad, aumentando la velocidad del proceso en la serie F3B, C13B, Brb, L3B. Otros haluros más complejos, como los de carbonilo COX2, de nitrosilo NOX, de tionilo SOX2, de fosforilo POX3, etc., son compuestos igualmente sensibles a la acción disociadora del agua. Estos oxihaluros suelen ser reactivos muy utilizados y es preciso preservarlos de humedad, pues reaccionan fácilmente con el agua, como ocurre con el cloruro de tionilo:C12SO+1120 -> 2CIH+S02.

Existen algunos compuestos covalentes de elevado punto de fusión que pueden descomponerse por la acción del agua, como son el nitruro de aluminio NAI, el fosfuro de aluminio NSP3 y otros.

’Compuestos orgánicos. En el caso de las sustancias orgánicas, la h. normalmente no es posible por la sola acción del agua, ni siquiera a ebullición. Hay que tener en cuenta que los enlaces (v.) de los compuestos orgánicos son covalentes, y, por tanto, tienen poca afinidad con el agua, no se disuelven en ella, ni, por tanto, se disocian. No obstante, es posible la rotura de moléculas orgánicas por acción del agua en presencia de ácidos o bases suficientemente activos. Un buen número de sustancias orgánicas pueden ser hidrolizadas en estas condiciones, como, p. ej., amidas (v.), anhídridos de ácido, cianuros, haluros de ácido, isocianatos, halogenuros de alquilo, etc. Sin embargo, la reacción de h. es más importante y ha sido más estudiada en el caso de los ésteres (v.). Éstos se pueden obtener por reacción de un ácido orgánico R-00011 y un alcohol R’-OH con desprendimiento de agua:R -C0011+11’-OH ~ R -COO-R’ + H2O. La reacción se llama esterificación. En la h. alcalina de un éster se obtiene la sal del ácido correspondiente:R COOR’+NaOH --~ R-COONa+R’--OH, y como las sales alcalinas de los ácidos superiores son jabones, esta h. se llama saponificación. En todo caso,los álcalis son más efectivos que los ácidos en este tipo de procesos.

C. MENDOZA OCHARAN.

BIBL.: J. A. BABOR y 1. IBARZ, Química general moderna, Barcelona 1970; E. HUTCHINSON, Química. Los elementos y sus reacciones, Barcelona 1960; T. MOELLER, Química inorgánica, Barcelona 1961; F. BURRIEL, F. LUCENA y S. ARRIBAS, Química analítica cualitativa, Madrid 1964.