京大、120年来の謎だった水の界面で起こる「フェントン反応」の機構を解明

まとめると、今回の実験の条件下における気液界面のフェントン反応は、(1)液中に比べて千～1万倍速く進む、(2)四価鉄Fe(IV)=Oと三価鉄Fe(III)を生成する、(3)・OHラジカルを生成しない、の3点が明らかになった。

通常、二価の鉄イオンは水中で六つの水分子に囲まれることで安定に存在しているが、水の界面では水分子そのものが不足しているか、もしくは水のそのような配位構造が歪んでいるために、過酸化水素やオゾンなどの反応物が鉄イオンの中心部に入りやすくなっているためであると考えられるという。

今回の結果はこれまでに想定してこなかったものであり、さまざまな分野に大きなインパクトを与えることが予想されるとする。例えば、大気中の雲の水滴界面では過酸化水素と鉄イオンが予想よりも速く反応してFe(IV)=Oを生成するため、これまでの・OHラジカル生成のみ用いてきた大気モデルの再構築が必要になるとした。

また、生体内では細胞膜や脂質などの多くの疎水性物質(油や空気などのように、水に溶解しにくい、あるいは水と混ざりにくい物質のこと)がある。これらは水と接触しているため、その境界相で起こるフェントン反応は気液界面と同様に想定以上に速く進み、Fe(IV)