芬頓反應

Fenton（中文譯為芬頓）是眾多的以人名命名的無機化學反應之一。1893年,化學家Fenton HJ 發現，過氧化氫(H₂O₂) 與二價鐵離子的混合溶液具有強氧化性，可以將當時很多已知的有機化合物如羧酸、醇、酯類氧化為無機態，氧化效果十分顯著。但此後半個多世紀中，這種氧化性試劑卻因為氧化性沒有被太多重視。但進入20 世紀70 年代，芬頓試劑在環境化學中找到了它的位置，具有去除難降解有機污染物的高能力的芬頓試劑，在印染廢水、含油廢水、含酚廢水、焦化廢水、含硝基苯廢水、二苯胺廢水等廢水處理中體現了很廣泛的應用。 當芬頓發現芬頓試劑時，尚不清楚過氧化氫與二價鐵離子反應到底生成了什麼氧化劑具有如此強的氧化能力。二十多年後，有人假設可能反應中產生了羥基自由基，否則，氧化性不會有如此強。因此，以後人們採用了一個較廣泛引用的化學反應方程式來描述芬頓試劑中發生的化學反應：

Fe²⁺ + H₂O₂→Fe³⁺ + （OH）^-+OH·①

從上式可以看出，1mol的H₂O₂與1mol的Fe²⁺反應後生成1mol的Fe³⁺，同時伴隨生成1mol的OH^-外加1mol的羥基自由基。正是羥基自由基的存在，使得芬頓試劑具有強的氧化能力。據計算在pH = 4 的溶液中，OH·自由基的氧化電勢高達2. 73 V。在自然界中，氧化能力在溶液中僅次於氟氣。因此，持久性有機物，特別是通常的試劑難以氧化的芳香類化合物及一些雜環類化合物，在芬頓試劑面前全部被無選擇氧化降解掉。1975 年,美國著名環境化學家Walling C 系統研究了芬頓試劑中各類自由基的種類及Fe在Fenton試劑中扮演的角色，得出如下化學反應方程：

H₂O₂ + 2Fe³⁺ → 2Fe²⁺ + O₂ + 2H⁺ ②

O₂ + Fe²⁺→ Fe³⁺ + O₂^·-③

可以看出,芬頓試劑中除了產生1 摩爾的OH·自由基外,還伴隨着生成1 摩爾的過氧自由基O₂^·-，但是過氧自由基的氧化電勢只有1.3 V左右，所以，在芬頓試劑中起主要氧化作用的是OH·自由基。