مهندسة تقنية
أتمتة صناعية, كلية الهندسة التقنية

الحلمأة أو ما يسمى التحلل المائي Hydrolysis، هو مصطلح يشير إلى حدوث تفاعل كيميائي يُستخدم فيه الماء لكسر روابط مادة معينة، أي عبارة عن عملية فصل المواد الكيميائية للمادة عند إضافة المياه لها. هذه المواد هي عادةً بوليمرات (العديد من الجزيئات المتشابهة مجتمعة)، ويتم تقسيمها إلى مونومرات. حقيقةً، جاءت كلمة Hydrolysis من كلمة Hydro وهي مصطلح يوناني يعني المياه، وكلمة Lysis والتي تعني التحلل أو الانهيار.

لتفهم آلية التحلل المائي ببساطة، قم بتكبير بعض من خلايا الجسم، ستجد فيها بروتين صغير يسمى أدينوسين ثلاثي الفوسفات Adenosine Tri-Phosphate، واختصارًا ATP، هذا الجزيء الصغير هو مصدر قوة في أجسامنا؛ إذ يخزن الطاقة المحوّلة من عملية هضم جسمنا للطعام. من أجل إطلاق الطاقة المخزنة في هذا الجزيء، يجب كسر الروابط بين جزيئات ATP في الخلايا، وذلك يتم عن طريق عملية التحلل المائي.

في تفاعل التحلل المائي الذي ينطوي على رابط إستر، مثل الموجود بين اثنين من الأحماض الأمينية في البروتين، يتم تقسيم الجزيء، والناتج يكون تقسيم جزيء الماء H2O إلى H+ و OH، والتي تشكّل مجموعة هيدروكسل OH، ومنها ما يتحول إلى حمض كربوكسيل عند إضافة بروتين الهيدروجين H+ المتبقي إليه.

إليك المعادلة العامة المطبقة على تفاعلات التحلل المائي على شكل صورة مُبسّطة:

أنواع التحلل المائي:

  • التحلل المائي للأملاح: وهو النوع الأكثر شيوعًا، يحدث التحلل المائي عند ذوبان قاعدة ضعيفة أو حمض ضعيف في الماء، عند حدوث ذلك، يتأين الماء تلقائيًا إلى أيونات الهيدروكسيد والهيدرونيوم، ويتحلل الملح بشكل كلي أو جزئي لتكوين أيونات، ويعتمد ذلك على عامل الذوبانية.

يمكن إجراء تفاعلات التحلل المائي مع المركبات العضوية، ولكن هناك مشكلة صغيرة هنا؛ وهي أنه لا تتفاعل المركبات العضوية والمائية بسهولة مع بعضها ذلك لأن الماء جزيء قطبي للغاية، إنما المركبات العضوية فليست قطبية مثل الماء، بالتالي يصبح من الصعب إجراء تحلل مائي مع كِلا الجزيئين. هنا يجب إدخال وسيطًا يسمى محفّزًا يعمل على تسريع عملية التحلل، وهنا، يمكننا الولوج إلى النوعين الآخرين من التحلل المائي.

  • التحلل المائي الحمضي: الطريقة الأكثر شيوعًا للتحلل المائي لعيّنة بروتينية، وعلى الرغم من أنه يمكن استخدام أحماض مختلفة لهذا التفاعل؛ إلا أنه أكثر الأحماض شيوعًا هو حمض الهيدروكلوريك (حمض كلور الماء Hcl). ينتج عن تفاعل التحلل المائي الحمضي مع 6 مولار من حمض الهيدروليك، إضافة الماء إلى كل رابطة ببتيد تساهمية، مما يعطي الأحماض الأمينية الفردية المطلوبة. يتم تحلل بعض الأحماض الأمينية إلى أشكال حمضية مثل الأسباراجين والجلوتامين، واللذين يشكلان حمض الأسبارتيك وحمض الجلوماتيك.

  • التحلل المائي القاعدي أو القلوي: في حين أن التحلل المائي الحمضي هو الأسلوب الأكثر شيوعًا لتحلل البروتينات والببتيدات، فغالبًا ما يستخدم التحلل المائي القلوي لقياس التربتوفان، وذلك لأن التربتوفان مستقر في الوسط الأساسي، وهذا يعني أن هذه التقنية فعّالة لإعطاء كمية التربتوفان الدقيقة في العينة.

إليك صورة توضيحية للأنواع الثلاثة:

إذن، حسب معادلات الصورة السابقة لدينا:

  1. النوع الأول: تفاعل أسيتات الصوديوم  والماء يعطي حمض الخل والصوديوم وشوارد الهيدروكسيد.
  2. النوع الثاني: تفاعل حمض الخل والماء يعطي الأسيتات وأيون الهيدرونيوم.
  3. النوع الثالث: تفاعل الأمونيا ممع الماء يعطي شوارد الأمونيوم والهيدروكسيد.

طُرُق التحلل المائي:

تُنفّذ تفاعلات التحلل المائي إما في المرحلة السائلة أو البخارية (الغازية)، ويساعد في ذلك أجهزة مخصصة للتحلل:

  • التحلل المائي للمرحلة السائلة: تُضاف العينة من المادة و حمض كلور الماء مباشرةً إلى أنبوب التحلل المائي، بالإضافة إلى المعيار الداخلي (مادة كيميائية تضاف بكميات ثابتة إلى العينات للمعايرة)، ويجب مسح الأنبوب بالنتروجين وغلقه وتسخينه الوقت الكافي لإجراء التحلل، ويمكن أن يستغرق التحلل ساعات إلى أيام حتى يتم بشكل كامل، يعتمد ذلك على مدى تعقيد العينة.

  • التحلل المائي للمرحلة الغازية: في التحلل المائي للبخار، تتفاعل العينة فقط مع حمض الهيدروكلوريك في مرحلة التبخير، حيث توضع العينة والمعيار الداخلي – في حال استُخدم – في أنبوب التحلل المائي، وثم تُجفّف العينة فيما بعد ويوضع الأنبوب (مع بقائه مفتوحًا) في وعاء مائي. يُضاف بعد ذلك 6 مولار من حمض الهيدروكلوريك إلى قاع الوعاء الحاوي على الحمض، وثم غلق الوعاء وتسخينه حتى يتم التحلل. يحدث هذا النوع من التحلل بدرجة أسرع من سابقه.

أكمل القراءة

0

هل لديك إجابة على "ما معنى الحلمأة (التحلل المائي)"؟