Was ist eine Hydroxylgruppe?

Hydroxyl ist die Verbindung zweier Atome, eines Wasserstoffs und eines Sauerstoffs, die durch kovalente Bindung als eine Einheit wirken. Es kann entweder als neutraler Teil eines größeren Moleküls existieren oder kann lockerer in ionischer Form gehalten werden und ein zusätzliches Elektron auf seinem Sauerstoff tragen. Beide Arten von Hydroxyl sind sehr reaktiv und für den Chemiker nützlich. Hydroxyl ist lebensnotwendig.

Alkalimetallionen, die Natrium oder Kalium enthalten, bilden starke chemische Basen, wenn sie an Hydroxylionen gebunden sind. Einige Beispiele hierfür sind Natriumhydroxid und Kaliumhydroxid. Die Namensänderung zu Hydroxid spiegelt die Tatsache wider, dass der Sauerstoff beim Auflösen in Wasser das oben erwähnte zusätzliche Elektron trägt.

Hydroxide neutralisieren Säuren unter Bildung von Verbindungen, die als Salze bezeichnet werden. Es bildet sich auch ein Wassermolekül. Somit reagiert Natriumhydroxid mit Salzsäure, um gewöhnliches Tafelsalz plus Wasser zu bilden.

In der organischen Chemie ist die Hydroxylgruppe Teil der Strukturen von Alkoholen, Zuckern und Phenolen. Wie bei anorganischen Säure-Base-Reaktionen verleiht Hydroxyl organischen Verbindungen ein Maß für die Reaktivität, wodurch eine chemische Veränderung ermöglicht wird. Zwei Moleküle Ethanol, der in Wein und Bier enthaltene Alkohol, werden durch Dehydratisierung zu einem Molekül Ether kombiniert, das bei chirurgischen Eingriffen im 19. Jahrhundert verwendet wurde. Organische Verbindungen, die zwei Hydroxylgruppen pro Molekül enthalten, reagieren mit solchen, die zwei Säuregruppen enthalten, unter Bildung von Polyester-Rückständen, die in Flaschen, Reifen, Kleidung und Textilien verwendet werden.

Eine ganz besondere Eigenschaft der Hydroxylgruppe ist die Fähigkeit, zusätzlich zu ihrer kovalenten Bindung an Sauerstoff und ihrer Bindung an andere Atome über Sauerstoff schwache Wasserstoffbrücken zu bilden. In Wasser bilden sich diese Wasserstoffbrücken zwischen dem Wasserstoffatom und anderen Atomen in der Nähe. Das Sauerstoffatom nimmt ebenfalls teil. Ein Kristall aus löslichem Feststoff wie Silbernitrat löst sich in reinem Wasser schnell auf, da die Wasserstoffatome an den äußersten Nitrationen und die Sauerstoffatome an den Silberionen ziehen.

In keinem Bereich ist Hydroxyl wichtiger als in lebenden Organismen. Wasserstoffbrücken beeinflussen den Abstand und die Konfiguration der umgebenden Moleküle. Wenn Wasser zu Eis wird, nimmt es eine weniger dichte Struktur an als flüssiges Wasser. Das bedeutet, dass Eis leichter als Wasser ist und auf dem Wasser schwimmt.

Wenn gefrorenes Wasser dichter als seine flüssige Form wäre, wie es bei den meisten Substanzen der Fall ist, würde es einfrieren und sinken und niemals wieder Sonnenstrahlen zum Auftauen erhalten. Die Flüssigkeit, die über dem Eis blieb, würde den Vorgang wiederholen. Schließlich würden viele Wasserbecken zu festem Eis.

Darüber hinaus ist das anorganische Molekül Wasser lebenserhaltend. Wasser enthält den größten Prozentsatz an Hydroxyl von allen Verbindungen. Eine weitere Chemikalie, die für das Leben von entscheidender Bedeutung ist, ist DNA, die manchmal als "Lebensfaden" bezeichnet wird. DNA hat als Rückgrat ihrer Struktur lange Ketten, die von hydroxylhaltigen Zuckern und hydroxylhaltigen Phosphatgruppen abgeleitet sind.

Dies sind Zucker und Phosphatgruppen sind durch Esterbindungen verbunden, die ebenfalls von Hydroxylgruppen stammen. DNA bestimmt und enthält die meisten erblichen Merkmale von Pflanzen und Tieren, einschließlich des Menschen. Somit ist eine Hydroxylgruppe eine der wichtigsten Strukturen im Labor und in der Natur.