Fenton reaktifi

Fenton reaktifi toplumun çeşitli alanlarında ilgi ve tartışmalara yol açan bir konudur. Zaman geçtikçe önemi hem kişisel hem de kolektif düzeyde önem kazanmış, çelişkili görüşler üretmiş ve kapsamını farklı çalışma ve araştırma alanlarına genişletmiştir. Bu makalede Fenton reaktifi ile ilgili farklı bakış açılarını inceleyerek mevcut toplum üzerindeki etkisini ve zaman içindeki evrimini ele alacağız. Fenton reaktifi, kültür ve siyaset üzerindeki etkisinden, bilimsel ve teknolojik alandaki önemine kadar bütünüyle analiz edilip anlaşılmayı hak eden önemli bir iz bıraktı.

Hidrojen peroksit

Fenton reaktifi kirleticileri veya atık suları oksitlemede kullanılan, katalizör olarak demir içeren bir demir bileşiği (genellikle demir (II) sülfat, FeSO4) ile hidrojen peroksitin (H2O2) bir çözeltisidir. Fenton reaktifi, trikloroetilen (TCE) ve tetrakloroetilen (perkloroetilen, PCE) gibi organik bileşikleri yok etmek için kullanılabilir. 1890'larda Henry John Horstman Fenton tarafından analitik bir reaktif olarak geliştirilmiştir.[1][2][3]

Genel bakış

Demir (II), bir hidroksil radikali ve bir hidroksit iyonu oluşturarak hidrojen peroksit tarafından demir (III)'e oksitlenir. Demir (III) daha sonra başka bir hidrojen peroksit molekülü tarafından tekrar demir (II)'ye indirgenir ve bir hidroperoksil radikali ve bir proton oluşturur. Net etki, yan ürün olarak su (H+ + OH−) ile iki farklı oksijen radikali türü oluşturmak için hidrojen peroksitin orantısız olmasıdır.

   

Fe2+ + H2O2 → Fe3+ + HO• + OH−

 

 

 

 

(1)

   

   

Fe3+ + H2O2 → Fe2+ + HOO• + H+

 

 

 

 

(2)

   

   

2 H2O2 → HO• + HOO• + H2O

 

 

 

 

(net reaksiyon: 1+2)

   

Bu işlem tarafından üretilen serbest radikaller daha sonra ikincil reaksiyonlara girer. Örneğin, hidroksil güçlü, seçici olmayan bir oksitleyicidir.[4] Bir organik bileşiğin Fenton reaktifi tarafından oksitlenmesi hızlı ve ekzotermik olup kirleticilerin öncelikle karbondioksit ve suya oksitlenmesiyle sonuçlanır.

Reaksiyon (1), Haber ve Joseph Joshua Weiss tarafından 1930'larda Haber–Weiss reaksiyonu olacak denklemin parçası olarak önerildi.[5]

Demir (II) sülfat genellikle demir katalizörü olarak kullanılır. Redoks döngüsünün kesin mekanizmaları belirsizdir ve organik bileşiklerin OH• olmayan oksitleyici mekanizmaları da önerilmiştir. Bu nedenle, belirli "Fenton reaksiyonu" yerine "Fenton kimyası"nın tartışılması uygun olabilir.

Elektro-Fenton işleminde, hidrojen peroksit oksijenin elektrokimyasal indirgemesinden "yerinde" üretilir.[6]

Fenton reaktifi ayrıca organik sentezde, benzenin'in fenol'e klasik dönüşümü gibi bir radikal yerine koyma reaksiyonunda aren'lerin hidroksilasyonu için kullanılır.

   

C6H6 + FeSO4 + H2O2 → C6H5OH

 

 

 

 

(3)

   

Bir örnek hidroksilasyon reaksiyonu, barbitürik asit'in aloksan'a oksitlenmesini kapsar.[7] Reaktifin organik sentezdeki bir başka uygulaması alkanların eşleşme reaksiyonlarıdır. Örnek olarak tert-butanol Fenton reaktifi ve sülfürik asit ile 2,5-dimetil-2,5-heksandiol'e dimerize edilir.[8] Fenton reaktifi de su arıtma ve toprak iyileştirme için çevre biliminde çok kullanılır. Çeşitli tehlikeli atık suların Fenton reaktifi aracılığıyla etkin bir şekilde bozunduğu raporlandı.[9]

Dış bağlantılar

Kaynakça

  1. ^ Koppenol, W. H. (1 Aralık 1993). "The centennial of the Fenton reaction". Free Radical Biology and Medicine. 15 (6): 645-651. doi:10.1016/0891-5849(93)90168-t. PMID 8138191. 
  2. ^ Fenton, H. J. H. (1894). "Oxidation of tartaric acid in presence of iron". Journal of the Chemical Society, Transactions. 65 (65): 899-911. doi:10.1039/ct8946500899. 3 Haziran 2022 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 3 Haziran 2022. 
  3. ^ Hayyan, M.; Hashim, M. A.; Al Nashef, I. M. (2016). "Superoxide ion: Generation and chemical implications". Chemical Reviews. 116 (5): 3029-3085. doi:10.1021/acs.chemrev.5b00407. PMID 26875845. 
  4. ^ Cai, Q.Q.; Jothinathan, L.; Deng, S.H.; Ong, S.L.; Ng, H.Y.; Hu, J.Y. (2021). "Fenton- and ozone-based AOP processes for industrial effluent treatment". Advanced Oxidation Processes for Effluent Treatment Plants. ss. 199-254. doi:10.1016/b978-0-12-821011-6.00011-6. ISBN 978-0-12-821011-6. 
  5. ^ Haber, F.; Weiss, J. (1932). "Über die katalyse des hydroperoxydes" [On the catalysis of hydroperoxides]. Naturwissenschaften. 20 (51): 948-950. Bibcode:1932NW.....20..948H. doi:10.1007/BF01504715. 
  6. ^ Casado, Juan; Fornaguera, Jordi; Galan, Maria I. (January 2005). "Mineralization of aromatics in water by sunlight-assisted electro-Fenton technology in a pilot reactor". Environmental Science and Technology. 39 (6): 1843-1847. Bibcode:2005EnST...39.1843C. doi:10.1021/es0498787. PMID 15819245. 5 Ekim 2008 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 4 Haziran 2022. 
  7. ^ Brömme, H. J.; Mörke, W.; Peschke, E. (November 2002). "Transformation of barbituric acid into alloxan by hydroxyl radicals: interaction with melatonin and with other hydroxyl radical scavengers". Journal of Pineal Research. 33 (4): 239-247. doi:10.1034/j.1600-079X.2002.02936.x. PMID 12390507. 
  8. ^ "α,α,α',α'-TETRAMETHYLTETRAMETHYLENE GLYCOL". Organic Syntheses. ; Collective Volume, 5, s. 1026 
  9. ^ Cai, Q. Q.; Lee, B. C. Y.; Ong, S. L.; Hu, J. Y. (15 Şubat 2021). "Fluidized-bed Fenton technologies for recalcitrant industrial wastewater treatment–Recent advances, challenges and perspective". Water Research. 190: 116692. doi:10.1016/j.watres.2020.116692. PMID 33279748.