Radikal hidroksil

Radikal hidroksil, ^•HO, adalah bentuk netral dari ion hidroksida (HO–). Radikal hidroksil sangat reaktif dan akibatnya berumur pendek; namun, radikal ini merupakan bagian penting dari kimia radikal. Radikal hidroksil terutama dihasilkan dari dekomposisi hidroperoksida (ROOH) atau, dalam kimia atmosfer, melalui reaksi oksigen atomik yang tereksitasi dengan air. Radikal ini juga merupakan radikal penting yang terbentuk dalam kimia radiasi, karena radikal ini menyebabkan terbentuknya hidrogen peroksida dan oksigen, yang dapat meningkatkan korosi dan retak korosi tegangan dalam sistem pendingin yang terpapar lingkungan radioaktif. Radikal hidroksil juga dihasilkan selama disosiasi H2O2 oleh sinar UV (disarankan pada tahun 1879) dan kemungkinan dalam kimia Fenton, di mana sejumlah kecil logam transisi tereduksi mengkatalisis oksidasi senyawa organik yang dimediasi oleh peroksida.

Pita kuning, hijau dan merah dari pijaran udara di sepanjang tepi Bumi sebagaimana terlihat dari luar angkasa. Pijaran udara disebabkan oleh berbagai proses di atmosfer atas Bumi, seperti rekombinasi atom yang mengalami fotoionisasi oleh Matahari pada siang hari, pendaran cahaya yang disebabkan oleh sinar kosmik yang mengenai atmosfer atas, dan kemiluminesensi yang terutama disebabkan oleh oksigen dan nitrogen yang bereaksi dengan radikal bebas hidroksil pada ketinggian beberapa ratus kilometer. Pijaran udara tidak terlihat pada siang hari karena silau dan hamburan sinar matahari. Bahan kimia lain yang dapat menciptakan cahaya udara di atmosfer adalah hidroksil (OH), atom oksigen (O), natrium (Na), dan litium (Li).

Dalam sintesis organik, radikal hidroksil paling sering dihasilkan melalui fotolisis 1-Hidroksi-2(1H)-piridinetion.

"deterjen" troposfer

Radikal hidroksil sering disebut sebagai "deterjen" troposfer karena bereaksi dengan banyak polutan, sering bertindak sebagai langkah pertama untuk menghilangkannya. Ia juga memiliki peran penting dalam menghilangkan beberapa gas rumah kaca seperti metana dan ozon. Laju reaksi dengan radikal hidroksil sering menentukan waktu berapa lama banyak polutan bertahan di atmosfer, jika mereka tidak mengalami fotolisis atau diguyur hujan. Misalnya, metana, yang bereaksi relatif lambat dengan radikal hidroksil, memiliki masa hidup rata-rata >5 tahun dan banyak CFC memiliki masa hidup 50+ tahun. Polutan, seperti hidrokarbon yang lebih besar, dapat memiliki masa hidup rata-rata yang sangat pendek, kurang dari beberapa jam.

Reaksi pertama dengan banyak senyawa organik volatil (VOC) adalah penghilangan atom hidrogen, membentuk air dan radikal alkil (R•).

•HO + RH → H2O + R•

Radikal alkil biasanya akan bereaksi cepat dengan oksigen membentuk radikal peroksi.

R• + O2 → RO2

Nasib radikal ini di troposfer bergantung pada faktor-faktor seperti jumlah sinar matahari, polusi di atmosfer, dan sifat radikal alkil yang membentuknya

Signifikansi biologis

Radikal hidroksil terkadang dapat diproduksi sebagai produk sampingan dari aksi imun. Makrofag dan mikroglia paling sering menghasilkan senyawa ini saat terpapar patogen yang sangat spesifik, seperti bakteri tertentu. Aksi destruktif radikal hidroksil telah dikaitkan dengan beberapa penyakit autoimun neurologis seperti demensia terkait HIV, saat sel imun menjadi terlalu aktif dan beracun bagi sel sehat di sekitarnya.

Radikal hidroksil dapat merusak hampir semua jenis makromolekul: karbohidrat, asam nukleat (mutasi), lipid (peroksidasi lipid), dan asam amino (misalnya konversi Phe menjadi m-Tirosina dan o-Tirosina). Radikal hidroksil memiliki waktu paruh in vivo yang sangat pendek, yaitu sekitar 10−9 detik dan reaktivitas yang tinggi. Hal ini menjadikannya senyawa yang sangat berbahaya bagi organisme.

Tidak seperti superoksida, yang dapat didetoksifikasi oleh superoksida dismutase, radikal hidroksil tidak dapat dihilangkan melalui reaksi enzimatik. Mekanisme untuk membersihkan radikal peroksil demi perlindungan struktur seluler meliputi antioksidan endogen seperti melatonin dan glutathione, dan antioksidan makanan seperti manitol dan vitamin E.

Pentingnya di atmosfer Bumi

Radikal hidroksil •HO adalah salah satu spesies kimia utama yang mengendalikan kapasitas oksidasi atmosfer Bumi, yang berdampak besar pada konsentrasi dan distribusi gas rumah kaca dan polutan. Radikal ini merupakan oksidator yang paling tersebar luas di troposfer, bagian terendah atmosfer. Memahami variabilitas •HO penting untuk mengevaluasi dampak manusia terhadap atmosfer dan iklim. Spesies •HO memiliki waktu hidup di atmosfer Bumi kurang dari satu detik. Memahami peran •HO dalam proses oksidasi metana (CH4) yang ada di atmosfer menjadi karbon monoksida (CO) pertama dan kemudian karbon dioksida (CO2) penting untuk menilai waktu tinggal gas rumah kaca ini, anggaran karbon keseluruhan troposfer, dan pengaruhnya terhadap proses pemanasan global. Waktu hidup radikal •HO di atmosfer Bumi sangat pendek, oleh karena itu konsentrasi •HO di udara sangat rendah dan diperlukan teknik yang sangat sensitif untuk deteksi langsungnya. Konsentrasi radikal hidroksil rata-rata global telah diukur secara tidak langsung dengan menganalisis metil kloroform (CH3CCl3) yang ada di udara. Hasil yang diperoleh oleh Montzka et al. menunjukkan bahwa variabilitas antartahunan dalam •HO yang diperkirakan dari pengukuran CH3CCl3 kecil, yang menunjukkan bahwa •HO global umumnya terlindungi dengan baik terhadap gangguan. Variabilitas kecil ini konsisten dengan pengukuran metana dan gas jejak lainnya yang terutama dioksidasi oleh •H2O, serta perhitungan model fotokimia global.

Lihat pula

• Reaksi hidrasi
• Reaksi dehidrasi
• Hidroksil
• Intermediet reaktif molekul yang berumur pendek, berenergi tinggi, dan sangat reaktif.
• Hidrogen peroksida
• Oksigen
• Airglow
• Kimia atmosfer
• Atmosfer Bumi
• Troposfer
• Sirkulasi atmosfer
• Cuaca
• Awan
• Meteorologi
• Hujan
• Presipitasi (meteorologi)