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Hydroxyle

composé chimique
Articles connexes : Hydroxyde et Groupe hydroxyle.
Protonation hydroxyle.

En chimie et en minéralogie, le nom hydroxyle ou oxhydryle désigne l'entité OH comportant un atome d'oxygène et d'hydrogène liés. Quand il s'agit d'un radical isolé, on le note HO· ou ·OH. Quand il est ionisé, on parle plutôt d'anion hydroxyde (HO). Quand il s'agit d'un groupe fonctionnel attaché à une structure moléculaire, on parle aussi de groupe hydroxy (–OH)[1].

Anion hydroxyle (ou hydroxyde)Modifier

Article détaillé : Hydroxyde.

Son existence a été postulée par la théorie d'Arrhenius. Il est lié à la « dissociation ionique de l'eau » en ions hydronium et hydroxyle.

H2O ↔ H+ + HO

Cette approche ionique a permis de comprendre les notions d'hydrolyse et de solvants à forces ioniques, d'acide et de base, ainsi que les équilibres acido-basiques et les réactions acido-basiques à partir de l'étude théorique des couples acido-basiques. Un composé ionique contenant un ou plusieurs ions hydroxyle se nomme un hydroxyde ; exemples : la soude caustique, l'hydroxyde de lithium, la chaux vive.

À l'origine, un hydroxyde était toute espèce chimique contenant l'ion HO,[2],[3]. Par extension, et dans un souci de pédagogie ou de convention anglo-saxonne, le terme « hydroxyde » (en anglais : hydroxide ion) est désormais utilisé pour désigner l'anion hydroxyle, tandis que le terme « hydroxyl(e) » doit être réservé pour désigner le radical hydroxyle (·OH).

Radical hydroxyleModifier

Article détaillé : Radical hydroxyle.

Le radical ·OH existe également et peut être stabilisé dans certains solvants aprotiques. Le radical hydroxyle est produit par exemple lors de réactions de dissociation de peroxydes, en présence d'ions de métaux de transition (Fe(II), Cu(I), réaction de Fenton), de chauffage ou de rayonnement.

Groupe hydroxyle (ou hydroxy)Modifier

 
Représentation en 3D d'un groupe hydroxyle.
Article détaillé : Groupe hydroxyle.

Ce groupe fonctionnel est commun, presque omniprésent en chimie (on en trouve par exemple dans l'acide sulfurique commercialisé, produit industriellement), en chimie organique et en biochimie.

De nombreux composés inorganiques contiennent des groupes hydroxyles. Il caractérise (associé à une chaîne carbonée aliphatique) les différents alcools et, placé sur un cycle benzénique, les phénols ; il est aussi présent dans les très nombreux composés dits « hydroxylés ».

Les groupes hydroxyles participent aux réactions de déshydratation qui lient des molécules biologiques simples en longues chaînes. La jonction d'un acide gras au glycérol pour former un triacylglycérol élimine le -OH de l'extrémité carboxyle de l'acide gras. La jonction de deux sucres aldéhydes pour former un disaccharide élimine le radical -OH du groupe carboxy à l'extrémité aldéhyde d'un sucre. La création d'une liaison peptidique pour lier deux acides aminés afin de produire une protéine supprime le -OH du groupe carboxyle d'un acide aminé.

ToxicitéModifier

Les radicaux hydroxyles étant très réactifs, ils subissent des réactions chimiques qui les rendent éphémères dans l'environnement. Si des systèmes biologiques sont exposés, de manière interne, à des radicaux hydroxyles, ils peuvent endommager les cellules, y compris dans le corps humain, où ils vont par exemple réagir avec l'ADN, les lipides ou les protéines.

Observations extraterrestres (lunaire notamment)Modifier

En 2009, le satellite indien Chandrayaan-1, la sonde Cassini de la NASA et la sonde Deep Impact ont chacun détecté la présence d'eau par la présence de fragments d'hydroxyle sur la Lune. Comme le rapporte Richard Kerr, "un spectromètre [utilisé pour la cartographe de minéralogie de la lune, également appelé" M3 "] a détecté une absorption infrarouge à une longueur d'onde de 3,0 micromètres que seules de l'eau ou un hydroxyle - un hydrogène et un oxygène liés - auraient pu créer."][4]. Cette même année, la NASA a aussi signalé que la sonde LCROSS révélait un spectre d'émission ultraviolette compatible avec la présence d'hydroxyle[5]. L'orbiteur Venus Express a renvoyé les données scientifiques de Venus d'avril 2006 à décembre 2014, incluant la détection d'hydroxyle dans l'atmosphère.

Rôle écologique et climatiqueModifier

Le radical hydroxyle est une molécule qui « joue le rôle de détergent atmosphérique » notamment vis-à-vis du méthane (puissant gaz à effet de serre) qu'il dégrade dans l'air [6] ; Or après une période de stabilisation le taux atmosphérique mondial de méthane est reparti à la hausse (+3% environ de 2007 à 2015)[6]). Outre par une augmentation de sources déjà connues, cette nouvelle hausse pourrait être due à une baisse du taux atmosphérique d'hydroxyle[6].

La radiolyse de l'eau liquide ou de vapeur d'eau, c'est-à-dire sa décomposition en hydrogène et hydroxyle respectivement sous forme de radicaux H· et HO· par un rayonnement ionisant intense, est une source d'hydroxyle.

Notes et référencesModifier

  1. (en) « alcohols », Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], IUPAC, 1997, version corrigée en ligne :  (2006-), 2e éd.
  2. L'étymon hydroxyde est révélateur de produit de la réaction d'un oxyde anhydre avec l'eau. Alors que l'ion hydroxyle est une espèce ionique postulée et définie, mise en évidence par la chimie quantique expérimentale : elle possède en moyenne une demi-vie en solution aqueuse de l'ordre de quatre picosecondes. Ce n'est pas le cas de l'entité HO, 3 H2O beaucoup plus stable en solution grâce aux liaisons hydrogène.
  3. Yves Gautier, Pierre Souchay, « Acides & bases », Encyclopædia Universalis (consulté le 9 octobre 2015)
  4. Richard A. Kerr, « A Whiff of Water Found on the Moon », Science Now, (consulté le 1er juin 2016)
  5. Jonas Dino, « LCROSS Impact Data Indicates Water on Moon », NASA, (consulté le 14 novembre 2009)
  6. a b et c Voosen Paul (2016) [Scientists flag new causes for surge in methane levels] | Science 23 décembre 2016:Vol. 354, Issue 6319, pp. 1513 |DOI: 10.1126/science.354.6319.1513

Voir aussiModifier

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Articles connexesModifier

BibliographieModifier

Liens externesModifier