В химии гидроксильная или гидроксильная группа представляет собой функциональную группу с химической формулой –OH , состоящую из одного атома кислорода , ковалентно связанного с одним атомом водорода . В органической химии спирты и карбоновые кислоты содержат одну или несколько гидроксигрупп. И отрицательно заряженный анион HO - , называемый гидроксидом , и нейтральный радикал HO· , известный как гидроксильный радикал , состоят из несвязанной гидроксильной группы.
Согласно определениям ИЮПАК , термин «гидроксил» относится только к гидроксильному радикалу ( ·ОН ), тогда как функциональная группа –ОН называется гидроксигруппой . [1]
Вода, спирты, карбоновые кислоты и многие другие гидроксисодержащие соединения легко депротонируются из-за большой разницы между электроотрицательностью кислорода (3,5) и водорода (2,1). Гидроксисодержащие соединения образуют межмолекулярные водородные связи , увеличивая электростатическое притяжение между молекулами и, следовательно, до более высоких температур кипения и плавления, чем у соединений, у которых отсутствует эта функциональная группа . Органические соединения, которые часто плохо растворяются в воде, становятся водорастворимыми, если они содержат две или более гидроксильные группы, как это показано на примере сахаров и аминокислот . [ нужна цитата ]
Гидроксигруппа широко распространена в химии и биохимии. Многие неорганические соединения содержат гидроксильные группы, в том числе серная кислота — химическое соединение, производимое в крупнейших промышленных масштабах. [2]
Гидроксигруппы участвуют в реакциях дегидратации, связывающих простые биологические молекулы в длинные цепи. Присоединение жирной кислоты к глицерину с образованием триацилглицерина удаляет -ОН с карбоксильного конца жирной кислоты. Соединение двух альдегидных сахаров с образованием дисахарида удаляет -ОН из карбоксильной группы на альдегидном конце одного сахара . Создание пептидной связи для соединения двух аминокислот с образованием белка удаляет -OH из карбоксильной группы одной аминокислоты. [3]
Гидроксильные радикалы обладают высокой реакционной способностью и вступают в химические реакции, которые делают их недолговечными. Когда биологические системы подвергаются воздействию гидроксильных радикалов, они могут вызвать повреждение клеток, в том числе у человека, где они могут вступать в реакцию с ДНК , липидами и белками . [4]
Ночное небо Земли освещено рассеянным светом, называемым свечением воздуха , который возникает в результате радиационных переходов атомов и молекул. [5] Среди наиболее ярких подобных особенностей, наблюдаемых в ночном небе Земли, — группа инфракрасных переходов на длинах волн от 700 до 900 нанометров. В 1950 году Аден Мейнель показал, что это переходы молекулы гидроксила ОН. [6]
В 2009 году индийский спутник «Чандраян-1» , а также космический корабль «Кассини » Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства (НАСА) и зонд Deep Impact обнаружили признаки наличия воды по наличию гидроксильных фрагментов на Луне . Как сообщил Ричард Керр, « Спектрометр [Money Mineralogy Mapper, также известный как «M3»] обнаружил инфракрасное поглощение на длине волны 3,0 микрометра, которое могли создать только вода или гидроксил — водород и кислород, связанные вместе. " [7] В 2009 году НАСА также сообщило, что зонд LCROSS выявил спектр ультрафиолетового излучения, соответствующий присутствию гидроксила. [8]
26 октября 2020 года НАСА сообщило об убедительных доказательствах наличия воды на освещенной солнцем поверхности Луны в окрестностях кратера Клавиус (кратера) , полученных Стратосферной обсерваторией инфракрасной астрономии (SOFIA) . [9] Инфракрасная камера для слабых объектов SOFIA для телескопа SOFIA (FORCAST) обнаружила полосы излучения на длине волны 6,1 микрометра, которые присутствуют в воде, но не в гидроксиле. Было высказано предположение, что количество воды на поверхности Луны эквивалентно содержимому бутылки воды емкостью 12 унций на кубический метр лунного грунта. [10]
Зонд «Чанъэ-5» , приземлившийся на Луну 1 декабря 2020 года, нес минералогический спектрометр, который мог измерять инфракрасные спектры отражения лунных пород и реголита. Спектр отражения образца горной породы на длине волны 2,85 микрометра показал локализованную концентрацию воды/гидроксила, достигающую 180 частей на миллион. [11]
Орбитальный аппарат Venus Express собирал научные данные о Венере с апреля 2006 года по декабрь 2014 года. В 2008 году Пиччиони и др. сообщил об измерениях свечения ночного воздуха в атмосфере Венеры, выполненных с помощью тепловизионного спектрометра видимого и инфракрасного диапазона (VIRTIS) на аппарате Venus Express. Полосы излучения в диапазонах длин волн 1,40–1,49 микрометров и 2,6–3,14 микрометров они отнесли к колебательным переходам OH. [12] Это было первое свидетельство наличия OH в атмосфере любой планеты, кроме Земли. [12]
В 2013 году спектры OH в ближнем инфракрасном диапазоне наблюдались в ночном свечении в полярной зимней атмосфере Марса с помощью компактного спектрометра для разведки изображений Марса (CRISM). [13]
В 2021 году доказательства наличия OH в дневной атмосфере экзопланеты WASP-33b были обнаружены в ее спектре излучения на длинах волн от 1 до 2 микрометров. [14] Впоследствии были обнаружены доказательства существования OH в атмосфере экзопланеты WASP-76b . [15] И WASP-33b, и WASP-76b являются сверхгорячими юпитерами , и вполне вероятно, что любая вода в их атмосферах присутствует в виде диссоциированных ионов.
