En radikal (ofte kaldet en fri radikal ) er en kemisk art, der har en eller flere ikke- parrede elektroner på sin ydre skal. Elektronen betegnes med et punkt . Tilstedeværelsen af en enkelt elektron giver disse molekyler det meste af tiden stor ustabilitet (de respekterer ikke byte-reglen ), hvilket betyder, at de har mulighed for at reagere med mange forbindelser i ofte ikke-specifikke processer og deres levetid er meget kort.
Hvis en gruppe har en, to eller tre enkelt elektroner, kaldes det monoradikal , biradikal , triradical , etc. hhv . Radikaler er ofte ustabile molekyler med et ulige antal elektroner. Stabiliteten af disse kemiske enheder falder, når antallet af enkelte elektroner stiger.
Radikaler opnås generelt ved at bryde kemiske bindinger . Da kemiske bindinger har energier i størrelsesordenen hundrede kJ • mol −1 , er betingelserne for at give radikaler ofte drastiske: høje temperaturer, ioniserende stråling , ultraviolette stråler .
En kemisk binding kan skæres homolytisk (de to elektroner i AB-bindingen er ligeligt fordelt) for at give to radikaler:
• • .Hvis den kemiske binding brydes heterolytisk (de to elektroner i bindingen fanges af et af atomerne), har vi ioner snarere end radikaler:
.Eksistensen af frie radikaler er blevet demonstreret af kemikerne i gummiet i de tidlige 1940'ere.
En fri radikal, der besidder en enkelt elektron, vil have forstyrrelser i dens magnetfelt, en ubalance, der gør den reaktiv. For at stabilisere sig samler den elektroner fra andre molekyler, især flerumættede fedtsyrer (PUFA) og skaber således nye radikaler.
I biologien er tilstedeværelsen af frie radikaler i kroppen karakteriseret ved en stigning i forsvarssystemet eller af den skade, de har forårsaget.
Aktiviteten af to enzymer kan også måles: glutathionperoxidase og superoxiddismutase .
Derudover er der generelt en sammenhæng mellem frie radikaler og aldring.
Frie radikaler kan også påvises i laboratoriet - på grund af deres fysiske egenskab ved paramagnetisme - ved en fysisk måling kaldet elektronisk paramagnetisk resonans (EPR).
Udtrykket "fri radikal" anvendes til at betegne reaktive oxygenderivater ( ROS) eller " reaktive oxygenarter " ( ROS) eller "frie oxygenradikaler". Dette er en bestemt klasse af radikaler.
I det fysiologiske tilstand, helst organisme lever aerobt producerer ROS, herunder frie radikaler, som er nyttige især til modulering af visse cellulære aktiviteter (proliferation, overlevelse, apoptose , etc. ), i en sådan grad, at disse ROS nu ses som ægte intracellulære budbringere.
De reaktive derivater af ilt :
Radikaler afledt af en umættet fedtsyre .
Den peroxynitrit ONOO • .
Den nitrogenmonoxid NO • .
Disse stoffer kan peroxidisere de umættede lipider, der udgør membranstrukturerne, og kan derefter dræbe cellen. Celleudskiftning får kroppen til at aktivere sine stamceller , hvilket øger risikoen for kræftdannelse . Dette bidrager også til hurtigere ældning af kroppen, da stamceller ikke kan formere sig evigt ( Hayflick-grænse ).
Meget mange radikaler dannes under forbrændingsreaktioner , der involverer meget høje temperaturer (flere hundrede eller endda flere tusinde Kelvin ).
I reaktionerne ved forbrænding af brændstoffer genereres et stort antal radikaler. I koldt flamme- regimet foretrækkes den interne isomerisering af peroxylradikaler dannet ved reaktioner, der involverer rivning af hydrogenatomer fra methylgrupper. For eksempel i tilfældet med C 4 H 9 OCH 2 OO, det indre isomerisering fører til C 4 H 8 OCH 2 OOH, en potentiel forgreningsmiddel, ville indebære en mellemliggende cyklus med syv centre.
Under 770 K i koldt flammeregime går oxidationsmekanismerne, der dominerer reaktiviteten af brændstoffer, gennem dannelsen af peroxylradikaler, som kan føre til en kædeforgreningsmekanisme ved successivt tilsætning af dioxygen, intern isomerisering og nedbrydning: