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화합물을 AB로(A와 B는 원자나 원자단), 물분자를 HOH로 표현하면 가수분해 반응식은 AB＋HOH⇄AH＋BOH이며, 이는 가역반응이다. 유기화합물의 가수분해 반응에서는 물 이외의 반응물과 반응 생성물은 중성 분자이지만 염(鹽)·산(酸)·염기의 가수분해에서는 이온 분자이다.

유기화합물의 가수분해의 예로 카복실시산 에스터와 물의 반응을 들 수 있다. 에스터의 일반식은 RCO-OR′이고, R와 R′은 원자단이다. 예를 들어 R와 R′이 모두 메틸기(CH₃)이면 에스터는 아세트산메틸이다. 가수분해는 여러 단계를 거치는데 그중 물분자의 산소원자와 에스터의 탄소원자 사이에 공유결합이 형성되는 단계의 반응속도가 가장 느리다. 다음 단계는 매우 빠른데, 에스터의 탄소-산소 결합이 끊어지고 수소 이온이 원래의 물분자에서 떨어져나와 결합해 알코올 분자가 된다. 이를 식으로 나타내면,

RCO-OR′＋H₂O→RCO-OH＋R′-OH

이다. 여기서 RCO-OH는 카복실산, R′-OH는 알코올 분자이며, 대시(-)는 반응중 끊어지거나 새로 생긴 공유결합을 뜻한다.

에스터와 그밖에 대부분의 유기화합물이 가수분해 반응을 할 때의 특징은 화학변화가 일어나는 것과 같은 속도로 제3의 물질(보통 산 또는 염기)이 증가하는 것이다. 소화와 같은 생화학적 과정에서 소화기관이 분비한 효소는 복잡한 분자를 유기체가 흡수할 수 있는 형태로 가수분해하는 데 촉매 역할을 한다. 단백질은 아미노산으로, 지방은 지방산과 글리세롤로, 녹말과 다당류는 글루코오스와 단당류로 분해된다. 리파아제, 아밀라아제, 단백질 분해효소 등은 각각 지방·탄수화물·단백질을 가수분해시키는 촉매이다.

이온화합물의 가수분해의 예로 아세트산소듐의 수용액에서 일어나는 화학변화를 들 수 있다. 수용액에서 염은 아세트산 이온과 소듐 이온으로 분리되며, 물 분자는 아세트산 이온과 결합하여 아세트산과 히드록시 이온이 된다. 아세트산은 가역적으로 아세트산 이온과 수소 이온으로 분해될 수 있으나 그 양이 매우 적으므로 용액의 이온 성분은 주로 소듐 이온과 히드록시 이온이다. 따라서 용액은 염기성을 띤다(붉은 리트머스 종이가 푸른 색으로 변한다).