Введение

Химическая группа (–OH)
гидроксильная функциональная группа

В химии гидрокси- или гидроксильная группа — это функциональная группа с химической формулой ⁻OH, состоящая из одного атома кислорода, ковалентно связанного с одним атомом водорода. В органической химии спирты и карбоновые кислоты содержат одну или несколько гидроксильных групп. Как отрицательно заряженный анион HO⁻, называемый гидроксидом, так и нейтральный радикал ∙OH, известный как гидроксильный радикал, состоят из несвязанной гидроксильной группы. Согласно определениям IUPAC, термин "гидроксил" относится только к гидроксильному радикалу (∙OH), в то время как функциональная группа ⁻OH называется гидроксильной группой.

Свойства

Вода, спирты, карбоновые кислоты и многие другие соединения, содержащие гидроксильную группу, могут быть легко депротонированы из-за значительной разницы в электроотрицательности кислорода (3.5) и водорода (2.1). Соединения, содержащие гидроксильную группу, образуют межмолекулярные водородные связи, усиливая электростатическое притяжение между молекулами и, следовательно, имея более высокие температуры кипения и плавления, чем у соединений, лишенных этой функциональной группы. Органические соединения, часто плохо растворимые в воде, становятся растворимыми в воде при наличии двух или более гидроксильных групп, что демонстрируют сахара и аминокислоты.

Возникновение

Гидроксигруппа широко распространена в химии и биохимии. Многие неорганические соединения содержат гидроксильные группы, включая серную кислоту – химическое соединение, производимое в самых больших объемах в промышленности. Гидроксильные группы участвуют в реакциях дегидратации, которые объединяют простые биологические молекулы в длинные цепи. Присоединение жирной кислоты к глицерину с образованием триацилглицерола приводит к удалению −OH от карбоксильного конца жирной кислоты. Присоединение двух альдегидных сахаров с образованием дисахарида приводит к удалению −OH от карбоксильной группы на альдегидном конце одного сахара. Образование пептидной связи для соединения двух аминокислот в белок приводит к удалению −OH от карбоксильной группы одной аминокислоты.

Гидроксильный радикал

Гидроксильные радикалы обладают высокой реакционной способностью и вступают в химические реакции, из-за чего их время жизни невелико. При воздействии гидроксильных радикалов на биологические системы они могут повреждать клетки, включая клетки человека, с которыми они реагируют с ДНК, липидами и белками.

Свет земли

Ночное небо Земли освещается диффузным свечением, называемым воздушным светом, которое возникает в результате излучательных переходов атомов и молекул. Одной из наиболее интенсивных характеристик, наблюдаемых в ночном небе Земли, является группа инфракрасных переходов в диапазоне длин волн от 700 до 900 нанометров. В 1950 году Аден Майнель установил, что эти переходы принадлежат молекуле гидроксила, OH.

Поверхность Луны

В 2009 году индийский спутник "Чандраян-1" и космические аппараты "Кассини" Национального управления аэронавтики и космоса (NASA) и зонд "Deep Impact" обнаружили свидетельства наличия воды на Луне, зафиксировав гидроксильные фрагменты. Как сообщает Ричард Керр, "спектрометр [Moon Mineralogy Mapper, также известный как "M3"] зафиксировал инфракрасное поглощение на длине волны 3,0 микрометра, которое могла создать только вода или гидроксил – водород и кислород, связанные вместе". В 2009 году NASA также сообщило, что зонд LCROSS обнаружил ультрафиолетовый спектр излучения, соответствующий присутствию гидроксила. 26 октября 2020 года NASA сообщило об окончательных доказательствах наличия воды на освещенной солнцем поверхности Луны, в районе кратера Клав (кратер), полученных с помощью Стратосферной обсерватории инфракрасной астрономии (SOFIA). Инфракрасная камера SOFIA Faint Object для телескопа SOFIA (FORCAST) обнаружила полосы излучения на длине волны 6,1 микрометра, характерные для воды, но отсутствующие в гидроксиле. Оценка количества воды на поверхности Луны показала, что она эквивалентна объему воды в 12-унцовой бутылке на кубический метр лунного грунта. Зонд Chang'e 5, совершивший посадку на Луне 1 декабря 2020 года, был оснащен минералогическим спектрометром для измерения инфракрасных спектров отражения лунных пород и реголита. Спектр отражения образца породы на длине волны 2,85 микрометра показал локализованные концентрации воды/гидроксила до 180 частей на миллион.

Атмосфера Венеры

Орбитальный аппарат Venus Express собирал научные данные о Венере с апреля 2006 года по декабрь 2014 года. В 2008 году Piccioni и др. сообщили о результатах измерений ночного свечения в атмосфере Венеры, выполненных с помощью видимого и инфракрасного спектрометра теплового изображения (VIRTIS) на борту Venus Express. Они связали полосы излучения в диапазонах длин волн 1,40–1,49 микрометра и 2,6–3,14 микрометра с вибрационными переходами OH. Это было первым свидетельством наличия OH в атмосфере планеты, отличной от Земли.

Экзопланеты

В 2021 году в спектре излучения экзопланеты WASP 33b на длинах волн от 1 до 2 микрометров были обнаружены свидетельства наличия OH в дневной атмосфере. Впоследствии свидетельства наличия OH были обнаружены и в атмосфере экзопланеты WASP 76b. Обе планеты – WASP 33b и WASP 76b – являются сверхгорячими юпитерами, и, вероятно, любая вода в их атмосферах присутствует в виде диссоциированных ионов.