הקבוצה הידרוקסיל זה המורכב מאטום חמצן ואטום מימן ודומה למולקולת מים. ניתן למצוא אותו בצורות כימיות שונות כגון בקבוצה, יון או רדיקל. עבור כל אותם אנשים שלומדים כימיה אורגנית, הכרת התגובות והחשיבות של קבוצת אטומים זו היא חיונית. והוא מסוגל ליצור קשרים חיוניים עם אטום הפחמן, אם כי הוא יכול לעשות זאת גם עם גופרית וזרחן.
במאמר זה אנו נספר לכם על המאפיינים של קבוצת ההידרוקסיל והחשיבות שיש לה בכימיה אורגנית.
תכונות עיקריות
כאשר אנו מנתחים את קבוצת ההידרוקסיל מנקודת מבט של כימיה אנאורגנית אנו רואים שהיא משתתפת יותר כיון. כלומר, סוג התחרה הקיים בינו לבין המתכות אינו קוולנטי, אלא יוני. מסיבה זו הפכה קבוצת ההידרוקסיל לאלמנט חשוב המסייע בהגדרת המאפיינים והטרנספורמציות של תרכובות רבות.
קבוצת ההידרוקסיל מחוברת לרדיקל המוגדר cעם האות R אם הוא אלקיל או עם האות Ar אם הוא ארומטי. מה שאני יודע הכי הרבה על המדע הוא מה שתורם את קבוצת ההידרוקסיל למולקולה בה היא נקשרת. התשובה הטובה ביותר נמצאת במחקר הפרוטונים שלה. וזה שאפשר לקחת פרוטונים על ידי בסיסים חזקים כדי להיות מסוגלים ליצור מלחים. זה יכול גם לקיים אינטראקציה עם קבוצות אחרות שמסביב שמחוברות זו לזו באמצעות קשרי מימן. בנוסף, הדבר החשוב ביותר בקבוצת ההידרוקסיל הוא שבכל מקום שהוא, הוא יכול לייצג אזור פוטנציאלי להיווצרות מים.
מבנה קבוצת ההידרוקסיל
קבוצת ההידרוקסיל הפכה למולקולה מעניינת למדי מבחינת הכימיה האורגנית. מולקולת המים היא בצורת זווית ונראית כמו בומרנג. אם אנו חותכים את אחד מקצותיו, שמשמעותו זהה להסרת פרוטון, מצבים שונים יכולים להתרחש. מולקולת המים היא הופך לרדיקל ההידרוקסיל או ליון ההידרוקסיל. עם זאת, לשניהם יש גיאומטריה לינארית מולקולרית ואינם אלקטרוניים.
כל הקשרים הללו נובעים מכך שהם מכוונים לשני אטומים כדי להיות מסוגלים להישאר בקו אחד בכל עת. זה לא המקרה עם אורביטלים היברידיים. המפתח של קבוצת ההידרוקסיל המאפשר למולקולות השונות להתערבב זה עם זה זקוק לקשרים מימן. קשרי מימן אלה אינם חזקים כשלעצמם, אך ככל שמספר המקורות ומספר קבוצות ההידרוקסיל במבנה גדל, ההשפעות מתרבות. עלייה זו במספר קשרי המימן באה לידי ביטוי גם בתכונות הפיזיקליות של התרכובת.
קשרי מימן מחייבים את האטומים להיות זה מול זה. ישנם כמה אטומי חמצן מקבוצת הידרוקסיל אחת שחייבים להיות מסודרים בצורה כזו שהוא יכול ליצור קו ישר עם המימן של קבוצה שנייה. זה קצת יותר מורכב אבל זה קורה לעיתים קרובות. בדרך זו, מקורם של סידורים מרחביים ספציפיים למדי כגון מה קורה בתוך המבנה של מולקולת ה- DNA. זה קורה בין הבסיסים החנקניים המרכיבים את ה- DNA.
אנו יכולים לקרוא למספר קבוצות ההידרוקסיל כמבנה ביחס ישר לזיקת המים למולקולה. אנו הולכים לתת דוגמה כדי להבין זאת טוב יותר. למרות שלסוכר יש מבנה פחמן הידרופובי, מכיוון שיש לו מספר רב של קבוצות הידרוקסיל, הופך אותו למסיס מאוד במים.
יונים ותפקידיהם
קבוצת ההידרוקסיל והיון דומים מאוד אך בעלי תכונות כימיות שונות. יון ההידרוקסיל הוא בסיס חזק במיוחד ופועל על ידי לכידת פרוטונים. אם אנו מכריחים את זה, זה יכול להפוך למים. וזו מולקולת מים שלמה שטעונה שלילית וזקוקה לפרוטון כדי להשלים אותה. מצד שני, מאז קבוצת ההידרוקסיל אין לו צורך ללכוד פרוטונים כדי להשלים אותו מתנהג כמו בסיס חלש ביותר. הוא מסוגל לתרום פרוטונים אם כי הוא עושה זאת רק כנגד בסיסים חזקים מאוד.
גרעינים חיוביים הם אטומים במולקולה הסובלים ממחסור אלקטרוני כתוצאה מסביבתם האלקטרונית.
קבוצת הידרוקסיל ומטאורולוגיה
אנו יודעים שהוא פועל כסוג של חומר ניקוי באוויר המפרק גזים אחרים. אנו יודעים שקבוצת ההידרוקסיל היא השליטה העיקרית בריכוז המתאן. גז מתאן הוא גז חממה שעליו מתעלה רק בריכוז פחמן דו חמצני בתרומתו להתחממות כדור הארץ. למרות שגז מתאן נמצא במידה פחותה באטמוספירה, הוא מסוגל לשמור על כמות חום גדולה יותר מאשר פחמן דו חמצני.
יש מחקרים חדשים בהובלת עמית פוסט-דוקטורט של נאס"א שהראו כי רדיקלים של הידרוקסיל ממחזרים את עצמם ו מסוגלים לשמור על ריכוז אטמוספרי קבוע. ריכוז זה נשמר לאורך זמן גם אם פליטת המתאן עולה. לכן, הבנת תפקידו של ההידרוקסיל חיונית להבנת החיים השימושיים של מתאן ואטמוספירה.
מדענים ציינו כי הגדלת ריכוזים ופליטת גז מתאן עלולה לגרום לכמות הרדיקלים ההידרוקסיל להתדלדל בקנה מידה עולמי. באופן זה תוארך אורך החיים השימושי של מתאן, בעיה שתוסיף להתחממות כדור הארץ. על ידי הארכת תוחלת החיים של המתאן, לא יהיה לנו עם מה לנקות את האווירה. נצפו המקורות העיקריים של הידרוקסיל ומתאן וכיצד הם מגיבים. מיחזור של קבוצה זו מתרחש לאחר שמתאן מתקלקל ואז מתחדש בנוכחות גזים אחרים. ריכוזי הידרוקסיל יציבים למדי לאורך זמן. הם לא בהכרח צריכים להיעלם כאשר הוא מגיב עם מתאן.
אני מקווה שעם מידע זה תוכלו ללמוד עוד על קבוצת ההידרוקסיל וכל חשיבותה.