加水分解

化学反応の一種で、水による分解反応をさす。

たとえば、加水分解される化合物を化学式ABであらわしたとする。加水分解の際、化合物ABはイオンとなり、A⁺とB^–とに分裂する。いっぽう、水分子H₂Oも水素イオンH⁺と水酸化物イオンOH^–とに分離する。これらのイオンは結合し、最終的な生成物であるAOHとBHとになる。

AB → A+ + B-

A+ + H2O ⇄ AOH + H+

B- + H+ → BH

実際の反応はもっと複雑だが、わかりやすい例として、酢酸ナトリウムの加水分解をあげる。酢酸ナトリウムの分子CH₃COONaが水に溶解すると、酢酸イオンCH₃COO^–と、ナトリウムイオンNa⁺とに分離する。酢酸は弱酸で、酢酸イオンは安定度が低いため、水分子H₂Oから水素イオンH⁺をうばってOH^–にかえ、酢酸イオン自身は水素イオンと結合して、安定度の高い酢酸の分子CH₃COOHにかわる。いっぽう、水溶液中にはナトリウムイオンと同量の水酸化物イオンが生成するので、化学的にみれば水酸化ナトリウムNaOHが生成することになる。ただし水酸化ナトリウムは、強アルカリで電離度が高く、水溶液中ではイオンに分離した状態で存在する。結果として酢酸ナトリウムの水溶液は、加水分解によって酢酸と水酸化ナトリウムの水溶液にかわる。

CH3COONa → CH3COO- + Na+

CH3COO- + H2O ⇄ CH3COOH + OH-

Na+ + HO- → NaOH

炭酸ナトリウムNa₂CO₃、シアン化カリウムKCNなど、弱酸と強アルカリから生成する塩も、水溶液中では同様に加水分解され、炭酸H₂CO₃、シアン化水素HCNなどの弱酸と、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムKOHなどの強アルカリを生成し、水溶液はアルカリ性をしめすようになる。これと反対に、硫酸アルミニウムAl₂(SO₄)₃など、強酸と弱アルカリによる塩の水溶液では、加水分解で硫酸H₂SO₄などの強酸と、水酸化アルミニウムAl(OH)₃などの弱アルカリが生成され、水溶液は酸性をしめす。

加水分解とは逆に、2つの化合物の分子が結合して水分子を生じる反応は、脱水縮合とよばれる。脱水縮合によって生成する化合物には、酸(→ 酸と塩基)とアルコールから生成するエステル、カルボン酸とアンモニアから生成するアミドなどがあるが、これらは加水分解によってもとの化合物にもどすことができる。生物の消化管内でおこる消化も、加水分解反応の一例であり、ブドウ糖やアミノ酸の重合体であるデンプンやタンパク質は、消化酵素(→ 酵素)の働きで、それぞれもとのブドウ糖やアミノ酸へと加水分解される。また、細胞内の代謝作用にも多くの加水分解酵素が関係し、さまざまな加水分解反応がおこなわれている。