La reacción de Fenton es una reacción de oxidación avanzada que consiste en iniciar reacciones de descomposición del peróxido de hidrógeno (H 2 O 2 ) por sales metálicas con el fin de generar especies radicales (HO • , HO•
2, etc.). En la mayoría de los casos, esto da como resultado la formación del radical hidroxilo HO •, que es el segundo oxidante más poderoso presente en la naturaleza después del flúor .
La descomposición de H 2 O 2 por iones ferrosos fue propuesta inicialmente por Haber y Weiss (1934).
Durante la reacción, el peróxido de hidrógeno oxida el hierro ferroso (Fe 2+ ) de acuerdo con la siguiente reacción de oxidación-reducción:
Fe 2+ (ac) + H 2 O 2 → Fe 3+ (ac) + OH - (ac) + HO •La constante de velocidad de reacción es, a 25 ° C : k = 55 mol L −1 s −1
La mezcla de hierro ferroso y peróxido de hidrógeno se llama "reactivo de Fenton" y es un oxidante muy bueno para muchos compuestos orgánicos.
La eficiencia del sistema Fenton es función de muchos factores, como la concentración inicial de iones ferrosos y peróxido de hidrógeno, la concentración inicial del contaminante orgánico , el pH , la temperatura o la presencia de oxígeno molecular disuelto.
Para una concentración inicial de compuesto orgánico y a una temperatura determinada, los tres parámetros principales que pueden influir en la eficacia del reactivo de Fenton son el pH de la solución acuosa, la concentración inicial de hierro ferroso y la concentración inicial de peróxido de hidrógeno.
El principal inconveniente de este proceso es su necesidad, para ser eficaz, de un medio ácido para evitar la precipitación de sales de hierro (particularmente sales férricas) en los correspondientes hidróxidos.
Numerosos trabajos sobre los procesos de Fenton han demostrado que un pH de alrededor de 2.5-3.5 parece ser el mejor rango para la degradación óptima de contaminantes orgánicos.
La degradación óptima se obtiene a un pH de 3 . A este pH, se forman pocos intermedios y se degradan rápidamente.
Debido a que la reacción de fenton requiere un pH tan ácido, se requieren grandes cantidades iniciales de reactivos (lo que resulta en altos costos de producción) y produce una gran cantidad de desechos. Es por esto que los métodos mejorados de foto-Fenton y de electro-Fenton constituyen métodos más eficientes para obtener el radical hidroxilo .
En presencia de un exceso de peróxido de hidrógeno, todo el hierro ferroso se oxida rápidamente. Posteriormente, la descomposición del H 2 O 2 por el hierro férrico Fe 3+ generado puede tener lugar según la siguiente reacción:
Fe 3+ (aq) + H 2 O 2 → Fe 2+ (aq) + H 2 O (aq) + H +y así contribuir a una regeneración parcial del hierro ferroso en el medio. Sin embargo, esta reacción es considerablemente más lenta que la reacción de Fenton.
Se ha demostrado en numerosos estudios que una alta concentración de catalizador (Fe 2+ ) en la solución no favorece una mejor tasa de mineralización. La influencia de una alta concentración de hierro como catalizador da como resultado una disminución de la eficiencia debido a la reacción secundaria entre HO • y Fe 2+ :
Fe 2+ + HO • → Fe 3+ + OH -La reacción de Fenton es hoy en día un método eficaz para combatir los microcontaminantes orgánicos presentes en los efluentes industriales y agrícolas y, de manera más general, para el tratamiento de aguas residuales .
En agronomía, los suelos desnudos o arados tienen un impacto hiperoxidante. Los rayos ultravioleta solares en este tipo de suelo desencadenan una reacción de Fenton que ataca químicamente la materia orgánica, degradando la fertilidad del suelo.
También se utiliza para determinados tratamientos dentales.