Новая реакция окисления воды

Открыта новая реакция окисления воды радикалами кислорода О^–. Реакция протекает при 5–200°С по механизму отрыва водорода, приводя к образованию поверхностных гидроксильных групп и выделению O₂ в газовую фазу. Выделение O₂ из воды подтверждается рядом убедительных экспериментов, включая применение изотопов кислорода. Помимо каталитического и фотокаталитического окисления, реакция O^– с водой может играть определенную роль и при протекании некоторых биологических процессов, например, процесса фотосинтеза, в ходе которого также происходит выделение O₂ из воды в газовую фазу.

Аннотация
Анион-радикалы кислорода O^– привлекают большое внимание исследователей как активные интермедиаты в реакциях каталитического и фотокаталитического окисления. В этой связи особый интерес вызывают цеолиты FeZSM-5, на которых концентрация О^– может на 2-3 порядка превышать их концентрацию на традиционных оксидных системах. Как показано в предыдущих работах Института, образование O^– происходит на особых комплексах двухвалентного железа, так называемых альфа-центрах, при их окислении закисью азота (“веселящим газом”):
(Fe^II)a + N₂O ® (Fe^III–O^–)a + N₂ (1)
Исследование этой модельной системы позволило открыть ранее неизвестную реакцию, а именно, реакцию окисления H₂O радикалами кислорода О^–:
2 (Fe^III–O^–)a + H₂O ® 2 (Fe^III–O^–) + ½ O₂ (2)
Реакция протекает при 5–200°С по механизму отрыва водорода, приводя к образованию поверхностных гидроксильных групп и выделению O₂ в газовую фазу. Выделение O² из воды подтверждается рядом убедительных экспериментов, включая применение изотопов кислорода.
Помимо каталитического и фотокаталитического окисления, реакция O^– с водой может играть определенную роль и при протекании некоторых биологических процессов, например, процесса фотосинтеза, в ходе которого также происходит выделение O₂ из воды в газовую фазу.

Г.И. Панов, Е.В. Староконь, Л.В. Пирютко, Е.А. Паукштис, В.Н. Пармон