Hydroxylradikale

Das Hydroxylradikal, oft als ·OH abgekürzt, ist eine hochreaktive radikale Spezies und gehört zu den stärksten Oxidationsmitteln in Umweltprozessen. Es kommt nur in sehr geringen Konzentrationen vor und besitzt eine extrem kurze Lebensdauer, wirkt aber als zentraler Treiber chemischer Reaktionen in Luft und Wasser.

In der Troposphäre entsteht OH primär durch photochemische Prozesse. Die wichtigste Quelle ist die Photolyse von Ozon: O3 + hv -> O2 + O(1D), gefolgt von O(1D) + H2O -> 2·OH. Eine weitere bedeutende Quelle ist die Photolyse von Nitrous-Säure (HONO): HONO + hv -> OH + NO. In Wässern bilden sich OH durch Photolyse von Wasserstoffperoxid (H2O2) oder durch Reaktionen wie Fe2+ + H2O2 (Fenton-Reaktion). OH kann auch aus der Zerlegung organischer Verbindungen unter Licht auftreten.

OH reagiert mit vielen Substanzen nahezu schnell. Typische Reaktionsgeschwindigkeiten liegen im Bereich 10^9 bis 10^10 M^-1 s^-1, wodurch es eine Kaskade von Sekundärreaktionen auslöst, darunter HO2-, H2O2- und RO2- Radikale. Aufgrund seiner hohen Reaktivität ist die mittlere Lebensdauer eines OH-Radikals in der Atmosphäre nur von sehr kurzer Dauer (typisch Sekunden), während in Wässern Nanosekunden bis Mikrosekunden üblich sind.

Bedeutung und Anwendungen: OH-Radikale bestimmen maßgeblich die Abbaugeschwindigkeit vieler Spurenstoffe, einschließlich Methan, und beeinflussen damit Luftqualität und chemische Bilanz der Troposphäre. In der Umweltchemie werden OH-Radikale auch in Advanced-Oxidation-Processes (AOPs) genutzt, um organische Schadstoffe in Wasser durch oxidativen Abbau zu entfernen, beispielsweise durch UV/H2O2, O3/UV oder Fenton-Prozesse.