Hydroxylradikal

Das Hydroxylradikal (OH•) ist ein hochreaktives, kurzes Radikal aus Sauerstoff und Wasserstoff. Es besitzt ein ungepaartes Elektron und gilt als eine der stärksten oxidierenden Spezies in der Umwelt. Aufgrund seiner Reaktivität wirkt OH• als Schlüsselinitiator vieler chemischer Prozesse in Luft, Wasser und Gewebe.

Entstehung: In der Atmosphäre entsteht OH• vor allem durch Reaktionen, bei denen ein angeregtes Sauerstoffatom (O(1D)) mit Wasser reagiert (O(1D) + H2O → 2 OH•), sowie durch die Photolyse von Wasserstoffperoxid (H2O2 + hv → 2 OH•). In der Hydrosphäre treten OH• im Rahmen fortgeschrittener Oxidationsprozesse auf, z. B. UV/H2O2, UV/O3/H2O2 oder Fenton-Reaktionen (Fe2+ + H2O2 → OH• + OH− + Fe3+).

Reaktivität und Lebensdauer: OH• reagiert mit nahezu allen organischen Verbindungen durch Abstraktion von Wasserstoffatomen oder Elektronentransfer. Die Reaktionsgeschwindigkeit ist extrem hoch; die Lebensdauer liegt grob im Mikrosekunden- bis Millisekundenbereich. In der Troposphäre gilt OH• als „Detergent der Luft“, das die Lebenszeit vieler Schadstoffe verkürzt und so deren concentration reguliert.

Biologische Bedeutung: In biologischen Systemen kann das OH• Gewebeschäden verursachen, indem es DNA, Lipide und Proteine angreift. Zellen entwickeln Antioxidantien und Abwehrmechanismen, um OH•-Schäden zu begrenzen und zu reparieren.

Anwendungen und Bedeutung: OH• spielt eine zentrale Rolle in der Umweltchemie, insbesondere beim Abbau persistenter Spurenstoffe in der Atmosphäre. In der Wasseraufbereitung werden OH• in fortgeschrittenen Oxidationsprozessen eingesetzt, um resistente organische Verbindungen zu oxidieren.