LABORATORIO Nº 8

HIDROLISIS

1.OBJETIVO.

Determinar experimentalmente la hidrolisis de algunas sales.

Comprobar experimentalmente la hidrolisis de las proteínas.

Determinar experimentalmente los productos de la hidrolisis del almidón.

2.FUNDAMENTO TEORICO.

Las reacciones de hidrolisis son aquellas en las que una sustancia reacciona con agua. En química inorgánica se suele considerar la hidrolisis como la reacción inversa de la neutralización, en cambio en química orgánica el criterio es más amplio y en tal concepto se incluyen entre otras reacciones la inversión de los azucares, el desdoblamiento de las proteínas, la saponificación de las grasas y otros ésteres y la fase final de la síntesis de Grignard, todas las cuales pueden llevarse a cabo en forma lenta e incompleta con agua solamente.

HIDROLISIS DE SALES. Entre las sustancias que pueden sufrir esta reacción se encuentran numerosas sales, que al ser disueltas en agua, sus iones constituyentes se combinan con los H3O+ con los OH-, procedentes de la disociación del agua. Esto produce un desplazamiento del equilibrio de disociación del agua y como consecuencia se modifica el pH.

HIDROLISIS DE LAS PROTEÍNAS. Puede lograrse empleando enzimas o calentando la proteína en medio ácido o básico. Los procedimientos de laboratorio suelen emplear soluciones acuosas ácidas o básicas a la temperatura de ebullición.

HIDROLISIS DE ALMIDON. El almidón está distribuido ampliamente en las plantas que lo almacenan, en granos y en tubérculos como reserva alimenticia para el momento de la germinación. Todos los tipos de almidón producen un color azul con el yodo lo cual sirve de indicador cualitativo sensible tanto para ensayar el yodo como el almidón. La hidrolisis del almidón catalizada por ácidos lo convierte

en varias clases de dextrinas en maltosa y por último en D(+)glucosa.

3.MATERIALES Y REACTIVOS.

Cocinilla Rejilla de asbesto Vasos de precipitados Tubos de ensayo Pipetas Espátula Cloruro de sodio (NaCl) Na2SO4

FeCl3

NH4Cl Na2CO3

CH3COONa C2O4(NH4)2 Almidon Clara de huevo

4.PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL.

EXPERIMENTO I.HIDROLISIS DE SALES.

Colocar 5ml de agua destilada en cinco tubos de ensayo diferentes.

Introducir en cada uno de los tubos, los cristales contenidos en la punta de una espátula de las siguientes sales:

Sales pHNaCl 7NH4Cl 6FeCl3 3Na2CO3 9

CH3COONa 8C2O4(NH4)2 6

Benzoato de sodio 8

EXPERIMENTO II.

COAGULACION DE ALBÚMINA.

Ponga unos 2ml de la solución de clara de huevo en cinco tubos de ensayo. Caliente uno de los tubos gradualmente y observe la temperatura aproximada a la que tiene lugar la coagulación. Añada 4ml de etanol a otro de los tubos; añada al tercero unas gotas de HClcc; al cuarto ácido nítrico y al quinto solución concentrada de hidróxido sódico. Observe en qué casos ocurre la coagulación.

EXPERIMENTO III.HIDROLISIS DE ALMIDON.

Prepare una solución de almidón, mezclando íntimamente 2gr de almidón con 10ml de agua y vertiendo esta mezcla sobre 200ml de agua hirviendo. Reserve 4ml de esta solución para la siguiente experiencia. Divida la solución restante en cuatro muestras de igual volumen contenidas en cuatro matraces diferentes. Lleve a calentamiento la primera muestra durante 2min. Agregue entonces dos gotas de la solución yodurada. Observe el color. Repita lo mismo para las demás soluciones a intervalos de tiempo de 5, 10, 15min ¿se produjo la hidrolisis den qué momento? Deduzca la cinética de reacción.

EXPERIMENTO IV.ACCION HIDROLÍTICA DE LA PTIALINA.

Colocar 2ml de solución de almidón soluble para cada uno de dos tubos de ensayo. En el primer tubo agregar dos gotas de lugol agitar y dejar en la gradilla. Al segundo tubo añadirle 1ml de saliva previamente recolectada. Introducir el tubo en baño maría y calentar durante 12min. Añadir dos gotas de lugol sin retirar del fuego. Observe el color.

5.RESULTADOS Y CONCLUSIONES.

EXPERIMENTO I.HIDROLISIS DE SALES.

¿Cuáles de las sales sufren hidrolisis?

En este caso todas las sales sufren hidrolisis.

Formular las reacciones para cada caso.

Solución de NaCl:

NaCl(s) → Na+(aq) + Cl-

(aq)

Solución de NH4Cl:

Observaciones: el pH medido fue 5,09.

Reacción correspondiente:

[NH4(H2O)n]+ + H2O [NH4(H2O)nOH] + H3O+

Conclusión: de modo similar al catión magnesio, la hidrólisis del catión amonio es apreciable.

Solución de FeCl3:

Observaciones: el pH medido fue 1,43. Aparece una turbidez en la solución.

Reacciones correspondientes:

[Fe(H2O)6]3+ + H2O [Fe(H2O)5OH]2+ + H3O+

[Fe(H2O)5OH]2+ + H2O [Fe(H2O)4(OH)2]+ + H3O+

[Fe(H2O)4(OH)2]+ + H2O [Fe(H2O)3(OH)3] + H3O+

Conclusión: dado que el pH de la solución es mucho menor al pH del solvente puro, concluimos que el catión hierro (III) hidroliza más de una vez. La turbidez puede deberse a la formación del hidróxido férrico poco soluble en agua.

Solución de Al2(SO4)3:

Observaciones: el pH medido fue 3,03. Aparece una turbidez en la solución.

Reacciones correspondientes:

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(H2O)5OH]2+ + H3O+

[Al(H2O)5OH]2+ + H2O [Al(H2O)4(OH)2]+ + H3O+

[Al(H2O)4(OH)2]+ + H2O [Al(H2O)3(OH)3] + H3O+

EXPERIMENTO II.COAGULACION DE ALBÚMINA.

REACTIVO EXISTE COAGULACIONOvoalbúmina SI a masomenos 60 ºC

Alcohol SIHCl SIHNO3 SINaOH NO

Por lo tanto llegamos a la conclusión de que la ovoalbúmina sufre un cambio químico (coagulación) siempre en un medio ACIDO o a temperaturas mayores a 6º ºC sufriendo la llamada desnaturalización de la proteína; pero en medio BÁSICO no sucederá.

EXPERIMENTO III.HIDROLISIS DE ALMIDON.

Cuando hay un incremento de temperatura y se prueba con la solución yodurada notamos que a mayor temperatura el almidón se desnaturaliza. El almidón es como un indicador también notamos que a medida que incrementa la temperatura el color desvanece hasta quedar incolora al agregarle la solución yodurada a 60 ºC.

EXPERIMENTO IV.ACCION HIDROLÍTICA DE LA PTIALINA.

El color que se observa con el almidón es de color azul oscuro.

El color que se observa con la ptialina después de llevarlo a calentamiento es de color verde claro casi transparente; pasado un tiempo se vuelve de color azulino.

6.CUESTIONARIO.

1) De manera amplia en qué consiste un proceso de hidrolisis. Ampliar el concepto para hidrólisis más específicas.

La palabra hidrólisis, deriva de dos palabras griegas, por un lado, hidro, que significa “agua”, y por otro lado lisis, que significa “rotura”. Cuando se trata de la reacción de los iones de una sal con un disolvente ya sea éste, agua u otro, recibirá el nombre desolvólisis.

Algunas sales en disolución acuosa tienen un comportamiento ácido o básico según Brönsted – Lowry, ya que los iones producidos en la disociación son capaces de transferir iones H^+ al agua, o también recibirlos de ella.

Así, la hidrólisis de una sal, se define como la reacción ácido-base que pueden llevar a cabo los iones de una sal con el agua.

En consecuencia, se puede producir un exceso de iones H3O^+, o también de iones OH^-, con los que se podrá formar una disolución ácida o básica respectivamente.

Podemos considerar a las sales como compuestos iónicos que proceden de la reacción que tiene lugar entre un ácido y una base siguiendo la siguiente reacción:

HA  +  BOH  →  B^+ A^-  +  H2O

Ácido   Base     Sal        Agua

Se ve que el catión de la sal tiene su origen en la base y el anión en cambio procede del ácido.

Para poder estudiar el comportamiento con el agua, las sales se suelen clasificar según su procedencia en cuatro grupos:

Sales procedentes de un ácido fuerte y una base fuerte Sales de base fuerte y ácido débil Sales de base débil y ácido fuerte Sales de ácido débil y ácido débil.

Las sales con procedencia de una base fuerte y un ácido débil, no provocan reacciones de hidrólisis, por lo tanto, no modifican tampoco el pH del agua (pH=7). De éste modo se dice que la disolución es siempre neutra.

Este es el caso por ejemplo, del cloruro de sodio, NaCl, del yoduro de potasio, KI, o también del nitratote sodio, NaNO3.

Los cationes de sodio y potasio provienen de las bases fuertes de NaOH y KOH. Los aniones Cl^-, NO3^- e I^-, proceden de los ácidos fuertes, HCL, HNO3 y HI.

Pongamos como ejemplo, la disolución acuosa de cloruro de sodio:

La disociación iónica en disolución de la sal es completa y se produce siguiendo la ecuación:

NaCl (s) → Na^+ (aq) + Cl^- (aq)

Y según el siguiente equilibro se produce la autoionización del agua:

H2O (l) + H2O (l) ↔ H3O^+ (aq)  + OH^- (aq)

El catión del sodio y el anión del cloro, se encuentran ambos hidratados, y son a su vez el ácido y la base conjugados del hidróxido de sodio y el ácido clorhídrico. Debido a que éstos son muy fuertes, dichos iones serán muy débiles como para reaccionar con el agua.

Debido a esto, el equilibrio del agua no se ve alterado, manteniéndose igual su pH, es decir, la disolución es neutra.

El grupo de las sales de base fuerte y ácido débil, está integrado por sales del tipo del carbonato sódico, bicarbonato de sodio, acetato de sodio, cianuro de potasio, etc. Se dice en este caso, que por la reacción de hidrólisis de los aniones, las disoluciones de las sales que proceden de las bases fuertes y ácidos débiles son básicas.

En el grupo de las sales de base débil y ácido fuerte, se encuentran las sales amónicas entre otras, siempre procedentes de ácidos fuertes como pueden ser por ejemplo, el cloruro de amonio, o el nitrato de amonio. En este caso se dice, que debido a la reacción de hidrólisis del catión, las disoluciones de las sales que proceden de las bases débiles y ácidos fuertes son ácidas

En el grupo de las sales de base débil y ácido débil, se integran entre otras, las sales amónicas, que proceden de ácidos débiles, como puede ser el acetato de amonio, o el carbonato de amonio.  En las disoluciones acuosas de este tipo de sales, tiene lugar una hidrólisis ácida de los cationes y una hidrólisis básica de los aniones.

La constante de hidrólisis, Kh, resulta de la siguiente manera:

Kh = Kw  /  Ka. Kb,

Donde Ka, es la constante de hidrólisis ácida del anión y Kb, es la constante de hidrólisi básica en el caso del catión.

Los pH de las disoluciones dependen de los valores de Ka y Kb:

Si Ka > Kb, los cationes se hidrolizan más que los aniones, siendo el pH < 7. La disolución de la sal será ácida.

Si Kb > Ka, los aniones se hidrolizan más que los cationes, siendo el pH > 7. En este caso la disolución de la sal es básica.

Si Ka ≡ Kb, ambos iones se encontrarán hidrolizados en proporciones similares, siendo el pH en este caso pH=7, diciéndose que la disolución es neutra.

2) Clasificación de las reacciones de hidrolisis y principales agentes hidrolizantes.

La hidrólisis (pérdida o disociación) es una reacción

química entre agua y otrasustancia, como sales. Al ser

disueltas en agua, sus iones constituyentes se combinan con

los iones hidronio u oxonio, H3O+ o bien con los

iones hidroxilo, OH-, o ambos (puede decirse que el agua

reacciona "rompiendo el compuesto"). Dichos iones proceden

de la disociación o autoprotólisis del agua. Esto produce

un desplazamiento del equilibrio de disociación del agua y

como consecuencia se modifica el valor del pH.

Las sales de los ácidos débiles o bases débiles se

hidrolizan por acción del agua, dependiendo, el grado de la

reacción, de la debilidad del ácido o de la débilidad de la

base. Es decir, cuanto más débil sea el ácido o la base,

mayor es la hidrólisis.

Hidrólisis alcalina

La hidrólisis alcalina se realiza con el empleo, en calidad de agentes hidrolizantes, de los hidróxidos de sodio, calcio y amonio.16 Entre los sustratos más comunes se encuentran cuernos, pezuñas y pelos,23 pero también se ha ensayado en proteínas lácteas24-26 y en colágeno (utilizando el hidróxido de calcio)25,27 Esta hidrólisis transcurre a temperaturas superiores a los 80ºC-100°C y presiones de 1 a 4 atmósferas y conlleva a la destrucción parcial de aminoácidos como arginina y tirosina, entre otros, y a la racemización de asparagina, fenilalanina, glutamina y valina28 y de serina, treonina y fenilalanina,29 y de serina, treonina y cisteína,22 aunque Liardon y Hurrell24informaron que se racemizaban hasta 14 aminoácidos. Este tipo de hidrólisis no se emplea, por las causas antes mencionadas, en la obtención de bases nutritivas.

Hidrólisis enzimática

La hidrólisis enzimática permite recuperar cantidades significativas de aminoácidos, péptidos y polipéptidos del material original. Las condiciones “suaves” en las que transcurre la hidrólisis enzimática permiten eliminar o atenuar algunos de los inconvenientes que presentan la hidrólisis ácida y la alcalina y los productos obtenidos alcanzan un alto grado de asimilación por los microorganismos.16,30Pivnenko y col.25 describieron las condiciones óptimas de hidrólisis enzimática de proteínas de diferente composiciones, tales como caseína, hemoglobina, fibrina, colágeno, utilizando diferentes preparados enzimáticos (pancreatina, hepatopancreatina, entre otros). O’Meara y col.31 hidrolizaron la carne de res y el tejido conectivo separado de los huesos con alcalasa. Años más tarde, Sales y col.32 utilizaron alcalasa, neutrasa, papaína y pepsina

para hidrolizar la carne de pollo y la carne residual obtenida mecánicamente de huesos de pollo, en tanto que Surowka y Fik,33 en 1992,estudiaron el uso de subtilisina en la hidrólisis de cabezas de pollo. Pashchenko y Yakovlev (1991) emplearon la protosubtilina para hidrolizar las proteínas del trigo. Hernández y col.,15 en 2003, desarrollaron y caracterizaron el preparado enzimático de bromelina a partir de tallos de piña(Ananas comosus (L.) Merr), cosechados en Cuba, así como evaluaron la aplicabilidad del extracto crudo de bromelina en procesos de hidrólisis de Clorella vulgaris, observando la presencia de seis fracciones mayoritarias con masas molares entre 12 500 y 70 000 Da.

Hidrólisis combinada

Se han desarrollado, igualmente, otros métodos que comprenden la combinación de los métodos químicos y enzimáticos, encaminados a lograr un mayor grado de hidrólisis y eliminar algunas de las desventajas de ambos métodos.34 González Tello y col.35 describieron la obtención de un hidrolizado de lactoalbúmina con la utilización de tres proteinasas: proteasa de Bacillus subtilis, alcalasa de B. licheniformis y mezcla de proteinasas pancreáticas.

3) Formule reacciones químicas completas y balanceadas de la práctica.

[K(H2O)n]+ + H2O [K(H2O)nOH] + H3O+

[Mn(H2O)n]2+ + H2O [Mn(H2O)nOH]+ + H3O+

[Fe(H2O)6]3+ + H2O [Fe(H2O)5OH]2+ + H3O+

[Fe(H2O)5OH]2+ + H2O [Fe(H2O)4(OH)2]+ + H3O+

[Fe(H2O)4(OH)2]+ + H2O [Fe(H2O)3(OH)3] + H3O+

[Al(H2O)6]3+ + H2O [Al(H2O)5OH]2+ + H3O+

[Al(H2O)5OH]2+ + H2O [Al(H2O)4(OH)2]+ + H3O+

[Al(H2O)4(OH)2]+ + H2O [Al(H2O)3(OH)3] + H3O+

[NH4(H2O)n]+ + H2O [NH4(H2O)nOH] + H3O+

[Pb(H2O)n]2+ + H2O [Pb(H2O)nOH]+ + H3O+

[Mg(H2O)n]2+ + H2O [Mg(H2O)nOH]+ + H3O+

4) ¿Cuáles son los productos de la hidrolisis del almidón y de las proteínas?

Un producto de hidrolisis de almidon adecuado para ser usado como un sustituto de grasa y/o aceite en composiciones de alimentos es preparado calentado una suspension de almidon acuosa, que contiene 10 a 30% en peso de almidon, hasta 58 a 80ºc, tratandola con a-amilasa pancreatica porcina a desde 58 hasta 63ºc y desactivando la enzima. El producto de hidrolisis de almidon es parcialmente soluble en agua fria, no es fluible a 90ºc, contiene granulos de almidon parcialmente gelatinizados y exhibe birrefringencia bajo luz polarizada cruzada.

Hidrólisis de las proteínas

La hidrolisis de las proteínas termina por fragmentarlas en a aminoácidos. Existen 3 tipos de hidrolisis:

Hidrolisis ácida: Se basa en la ebullición prolongada de la proteína con soluciones ácida fuertes (HCl y H2SO4). Este método destruye completamente el triptófano y parte de la serina y la treonina.

Hidrolisis básica: Respeta los aminoácidos que se destruyen por la hidrolisis anterior, pero con gran facilidad, forma racematos. Normalmente se utiliza (NaOH e BaOH).

5) En qué consiste la hidrolisis enzimática. Ejemplos.

Hidrolisis enzimática: Se utilizan enzimas proteolíticas cuya actividad es lenta y a menudo incompleta, sin embargo no se produce racemización y no se destruyen los aminoácidos; por lo tanto es muy específica.

6) Mencione las principales operaciones hidroliticas industriales.

7.CONCLUSIONES.

Luego del estudio del comportamiento ácido-base de las soluciones, como primera conclusión podemos decir que, exist en cat iones met álicos que disuelt os en agua hidroliz an para formar prot ones que acidifican el

medio. Identificamos la siguiente ecuación general como la responsable de este fenómeno:

[M(H2O)y]n+ + H2O [M(H2O)(y-1)OH](n-1)+ + H3O+

Otra conclusión es que no t odos los cat iones met álicos present an igual react iv idad. Vimos casos donde la hidrólisis no se efectuaba mucho y la acidez era imperceptible o enmascarada por la del CO2 (por ejemplo, potasio (I)). Otros donde la fuerza de los cationes metálicos es comparable a la de ácidos débiles (amonio y manganeso (II), por ejemplo) y en algunos casos (hierro (III), por ejemplo) puede hasta llegar a ser mayor que la de ácidos débiles. También vimos el caso del titanio (IV) donde la reacción era muy violenta.

Por último, podemos afirmar que la acidez de cada especie de cat ión met álico depende de su carga eléct rica, de su radio iónico y de su elect ronegat iv idad.

En términos generales y utilizando estos parámetros, podemos indicar la siguiente tendencia: mayor carga, menor radio y mayor electronegatividad implican mayor acidez de una especie.

8.BIBLIOGRAFIA.

http://www.juntadeandalucia.es/averroes/~04000134/fisiqui/practicasq/node11.html

http://quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/hidrolisis-de-las-sales

http://www2.uah.es/edejesus/resumenes/QG/Tema_13.pdf http://www.100ciaquimica.net/temas/tema8/punto7c.htm http://es.wikipedia.org/wiki/Hidr%C3%B3lisis http://www.monografias.com/trabajos13/prote/

prote.shtml http://mx.answers.yahoo.com/question/index?

qid=20080525104538AAOmDQr http://webcache.googleusercontent.com/search?

q=cache:YADXFk-0w4EJ:www.monografias.com/trabajos13/prote/prote.shtml+productos+de+la+hidrolisis+de+las+prote%C3%ADnas&cd=1&hl=es&ct=clnk&gl=pe

http://www.aragon.unam.mx/oferta_educativa/licenciaturas/ing_industrial/pdf/IID_optativas.pdf