Fenton reaction - controversy concerning the chemistry

• Autorzy: Barbusiński K.

Warianty tytułu

PL

Reakcja Fentona - kontrowersje dotyczące chemizmu

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

There is something intriguing and at the same time fascinating that a simple reaction (of Fe2+ ions), which was observed by H.J.H. Fenton over 110 years ago, proves to be very difficult to describe and understand. As yet the nature of the oxidizing species obtained in Fenton reaction is still a subject of deliberation, which may be explained by the fact that it is very common in both chemical and biological systems and in natural environment. It is a paradox that the Fenton reaction is successfully used in environmental protection (for example in wastewater treatment and remediation of groundwater) and it is thought to be a factor, which causes damage to biomolecules and plays a major role in the aging process and a variety of diseases. This article presents a short review on radical and non-radical mechanisms of the Fenton reaction postulated in literature, possible reaction pathways as well as various points of view in this field.

PL

Jest coś intrygującego i jednocześnie fascynującego w tym, że prosta reakcja (jonów Fe2+ z H2O2) zaobserwowana przez H.J.H. Fentona ponad 110 lat temu jest tak trudna do opisania i pełnego zrozumienia. Jak dotąd natura utleniających czynników powstających w reakcji Fentona jest przedmiotem ciągłych kontrowersji, co może być tłumaczone faktem, że reakcja ta występuje powszechnie zarówno w systemach chemicznych, jak i biologicznych, a także w środowisku przyrodniczym. Jest również paradoksem, że z jednej strony reakcja Fentona jest z powodzeniem stosowana w ochronie środowiska (np. w oczyszczaniu ścieków czy remediacji wód gruntowych), a z drugiej strony jest ona czynnikiem powodującym uszkodzenia molekuł biologicznych, a także odgrywa główną rolę w procesach starzenia się oraz wielu chorobach. Artykuł przedstawia krótki przegląd dotyczący rodnikowego i nierodnikowego mechanizmu reakcji Fentona postulowanego w literaturze naukowej, możliwe drogi przemian chemicznych, a także różne punkty widzenia w tym zakresie.

Słowa kluczowe

EN

Fenton reaction; Fenton's reagent; Fenton chemistry; hydroxyl radical; ferryl ion

PL

reakcja Fentona; odczynnik Fentona; chemizm procesu Fentona; rodnik hydroksylowy; jon ferrytowy

• Wydawca: Towarzystwo Chemii i Inżynierii Ekologicznej
• Czasopismo: Ecological Chemistry and Engineering. S
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 16, nr 3
• Strony: 347--358
• Opis fizyczny: Bibliogr. 71 poz., rys.

Twórcy

autor

Barbusiński K.

• Institute of Water and Wastewater Engineering, Silesian University of Technology, ul. Konarskiego 18, 44-100 Gliwice, Poland, tel. [phone],

Bibliografia

• [1] Dunford H.B.: Coordin. Chem. Rev., 2002, 233-234, 311-318.
• [2] Huang C.P., Dong C. and Tang Z,: Waste Manage., 1993, 13, 361-377.
• [3] Neyens E. and Baeyens J.: J. Hazard. Mat., 2003, B98, 33-55.
• [4] Casero L, Sicilia D., Rubio S. and Perez-Bendito D.: Water Res., 1997, 31,1985-1995.
• [5] Kuo W.G.: Wat. Res., 1992, 26, 881-886.
• [6] Nam S., Renganathan V. and Tratnyek P.G.: Chemosphere, 2001, 45, 59-65.
• [7] Barbusiński K.: Polish J. Environ. Stud., 2005, 14, 281-285.
• [8] Huston P. L. and Pignatello J.J.: Water Res., 1999, 33, 1238-1246.
• [9] Barbusiński K. and Filipek K.: Polish J. Enyiron. Stud., 2001, 10, 207-212.
• [10] Ikehata K. and Gamal El-Din M.: J. Environ. Eng. Sci., 2006,5, 81-135.
• [11] LinS.H.,LinC.M. and LeuH.G.: Water Res., 1999,33, 1735-1741.
• [12] Kitis M., Adams C.D. and Daigger G.T.: Water Res., 1999, 33, 2561-2568.
• [13] Perkowski J., Jóźwiak W., Kos L. and Stajszczyk P,: Fibres & Text. East. Eur., 2006, 14, 114-119.
• [14] Ming-Jer Liou, Ming-Chun Lu and Jong-Nan Chen: Water Res., 2003, 37, 3172-3179.
• [15] Bigda R.J.: J. Adv. Sci. Eng., 1996, 6, 34-37.
• [16] Chen R. and Pignatello J.J.: Environ. Sci. Technol., 1997, 31, 2399-2406.
• [17] Strlic M., Kolar J. and Pihlar B.: Acta Chim. Slov., 1999, 46, 555-566.
• [18] Bossmann S.H., Olweros E., Gob S., Siegwart S., Dahlen E.P., Payawan L. Jr., Straub M., Worner M. and Braun A.M.: i. Phys. Chem., 1998, A. 102, 5542-5550.
• [19] WaHingC.-. Acc. Chem. Res., 1998, 31, 155-159.
• [20] MacFaul P.A., Wayner D.D.M. and Ingold K.U.: Acc. Chem. Res., 1998, 31, 159-163.
• [21] Pignatello J.J., Liu D. and Huston P.: Environ. Sci. Technol., 1999, 33, 1832-1836.
• [22] Gogate P.R. and Pandit A.B.: Adv. Environ. Res., 2004, 8, 501-551.
• [23] Deguillaume L, Leriche M. and Chaumerliac N.: Chemosphere, 2005, 60, 718-724.
• [24] Haber F. and Willstatter R.: Ber. Dtsch. Chem. Ges., 1931, 64, 2844-2856.
• [25] WardmanP. andCandeias L.P.: Radiat. Res., 1996,145, 523-531.
• [26] Hofer T., Method development for analysis of 8-oxodG as a biomarker for oxidative stress. Karolińska Institutet. 141 57 Huddinge. Stockholm 2001.
• [27] Haber F. and Weiss J.: Naturwissenschaften, 1932, 20, 948-950.
• [28] Haber F. and Weiss J.: Proc. Roy. Soc. London, 1934, A. 147, 332-351.
• [29] Kremer M.L.: Phys. Chem. Chem. Phys., 1999, l, 3595-3605.
• [30] Baxendale J.H., Evans M.G. and Park G.S.: Trans. Faraday Soc., 1946, 42, 155-169.
• [31] Barb W.G., Baxendale J.H., George P. and Hargrave K.R.: Trans. Faraday Soc., 1951, 47, 462-500.
• [32] Walling C.: Acc. Chem. Res., 1975, 8, 125-131.
• [33] Prousek J.: Chem. Listy, 1995, 89, 11-21.
• [34] Bray W.C. and Gorin M.H.: J. Am. Chem. Soc., 1932,54, 2124-2125.
• [35] George P.: Disc. Faraday Soc., 1947, 2, 196-205.
• [36] Abel E.: Osterreich. Chem.-Z., 1948, 49, 79-80.
• [37] Koppenol W.H.: Redox Report, 2001, 6, 229-234.
• [38] Pestovsky O. and Bąkać A.: J. Am. Chem. Soc., 2004,126, 13757-13764.
• [39] Groves J.T.: J. Inorg. Biochem., 2006, 100, 434-447.
• [40] Halliwell B.: Plant Physiol., 2006,141, 312-322.
• [41] Bogdanova A.Y. and Nikinmaa M.: J. Gen. Physiol., 2001, 117, 181-190.
• [42] Henie E.S. and Linn S.: J. Biol. Chem., 1997, 272(31), 19095-19098.
• [43] Mwebi N.O.: Fenton & Fenton-like reactions: the nature of oxidizing intermediates involved. Faculty of the Graduate School of the University of Maryland, Maryland 2005.
• [44] Czapski G.: Meth. Enzymol., 1984,105, 209-215.
• [45] Aruoma O.I.: J. Am. Oil Chem. Soc., 1998, 75, 199-212.
• [46] Caillet S., Yu H., Lessard S., Lamoureux G., Ajdukovic D. and Lacroix M.: Food Chem., 2007, 100, 542-552.
• [47] Rush J.D. and Koppenol W.H.: J. Biol. Chem., 1986, 261 (15), 6730-6733.
• [48] Wink D.A., Nims R.W., Saavedra J.E., Utermahlen W.E., Jr. and Ford P.C.: Proc. Natl. Acad. Sci., (USA), 1994,91, 6604-6608.
• [49] Yamazaki I. and Piette L.H.: J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 7588-7593.
• [50] Wink D.A., Wink C.B., Nims R.W. and Ford P.C.: Environ. Health Perspect., 1994, 102(Suppl 3), 11-15.
• [51] Rahhal S. and Richter H.W.: J. Am. Chem. Soc., 1988, 110, 3126-3133.
• [52] Rush J.D. and Koppenol W.H.: J. Am. Chem. Soc., 1988,110, 4957-4963.
• [53] Sutton H.C., Vile G.F. and Winterbourn C.C.: Arch. Biochem. Biophys., 1987,256,462-471.
• [54] Yamazaki I. and Piette L.H.: J. Biol. Chem., 1990, 265 (23), 13589-13594.
• [55] Prousek J.: Pure Appl. Chem., 2007, 79, 2325-2338.
• [56] Zepp R.G., Faust B.C. and Hoigne J.: Environ. Sci. Technol., 1992, 26, 313-319.
• [57] Moffet J.W. and Zafiriou O.C.: J. Geophys. Res., 1993, 98, 2307-2313.
• [58] Zafiriou O. and Bonneau R.: J. Photochem. Photobiol., 1987,45, 723-727.
• [59] Zepp R.G., Hoigne J. and Bader H.: Environ. Sci. Technol., 1987, 21, 443-450.
• [60] Faust B.C.: [In:] Aquatic and surface photochemistry, G. Helz, R.G. Zepp and D.G. Crosby (eds.). Lewis Publishers, Boca Raton 1994, pp. 3-38.
• [61] Yaughan P.P. and Blough N.V.: Environ. Sci. Technol., 1998, 32, 2947-2953.
• [62] Fukushima M. and Tatsumi K.: Environ. Sci. Technol., 2001, 35, 1771-1778.
• [63] Paciolla M.D., Kolia S. and Jansen S.A.: Adv. Enyiron. Res., 2002, 7, 169-178.
• [64] Hug S.J. and Leupin O.: Environ. Sci. Technol., 2003, 37, 2734-2742.
• [65] Gonzalez-Davila M., Santana-Casiano J.M. and Millero F.J.: Geochim. Cosmochim. Acta, 2005, 69, 83-93.
• [66] Branchaud B.P.: Free radicals as a result of dioxygen metabolism, [In:] Metal ions in biological system. A. Sigel & H. Sigel (eds.). Mercel & Decker NY (publ.), 36, 79-102 (1999).
• [67] Goldstein S. and Meyerstein D.: Acc. Chem. Res., 1999,32, 547-550.
• [68] Sawyer D.T., Sobkowiak A. and Matsushita T.: Acc. Chem. Res., 1996,29, 409-416.
• [69] Gozzo F.: J. Mol. Catal. A: Chem., 2001,171, l-22.
• [70] Chevallier E., Durand Jolibois R., Meunier N„ Carlier P. and Monod A.: Atmos. Environ., 2004, 38, 921-933.
• [71] Ensing B., Buda F., Blbchl P.E. and Baerends E.J.: Phys. Chem. Chem. Phys., 2002, 4, 3619-3627.