Fotodisociación

La fotodisociación (o fotólisis ) es una reacción química en la que las moléculas de los compuestos químicos se descomponen bajo la acción de los fotones .

Para este fenómeno, la llamada energía de activación es de fundamental importancia , una propiedad de la molécula que participa en el proceso de fotólisis y el grado de exceso de la energía del fotón que interactúa sobre la energía de activación.

Fotólisis en la atmósfera

La fotólisis se produce en la atmósfera como parte de una secuencia de reacciones en las que los contaminantes primarios, como los hidrocarburos y los óxidos de nitrógeno , reaccionan para formar contaminantes secundarios, como los nitratos de peroxiacilo . Vea el artículo smog para más detalles .

Las dos reacciones de fotodisociación más importantes en la troposfera

El primero es la descomposición de la molécula de ozono tras la absorción de un fotón de la fuerte radiación ultravioleta del Sol: ${\ estilo de visualización {\ ce {h \ nu}}}$

{\ce {O3 + h\nu -> O2 + O(^1 D)))

; ,

{\ estilo de visualización {\ ce {\ lambda <320 nm))}

durante esta reacción, se forma un átomo de oxígeno atómico excitado que, tras una reacción química posterior con el vapor de agua, forma un radical hidroxilo : ${\ estilo de visualización {\ ce {O (^ 1 D)))}$

{\ Displaystyle {\ ce {O (^ 1 D) + H2O -> 2 OH))}

El radical hidroxilo es importante en la química atmosférica como iniciador de la oxidación de hidrocarburos en la atmósfera, como el metano, y también actúa como eliminador atmosférico de gases contaminantes.

La segunda reacción es la fotólisis del dióxido de nitrógeno :

{\ce {NO2 + h\nu -> NO + O))

Esta es la reacción principal en la formación del ozono troposférico .

La formación de la capa de ozono también está asociada con la fotodisociación. El ozono en la estratosfera de la Tierra se forma por la acción de la radiación ultravioleta sobre una molécula de oxígeno , lo que hace que se descomponga en dos átomos de oxígeno. El oxígeno atómico luego reacciona con las moléculas de oxígeno para formar ozono ( ). ${\ estilo de visualización {\ ce {O2}}}$ ${\ estilo de visualización {\ ce {O3}}}$

El proceso fotolítico es también el proceso de destrucción de los clorofluorocarbonos en la atmósfera superior con la formación de radicales libres de cloro que agotan la capa de ozono ( ). ${\ce {Cl^*}}$

Fotólisis del agua en las plantas

El agua bajo la acción de la luz solar durante las reacciones de fotosíntesis en las plantas fotosintéticas se descompone en protones , electrones y moléculas de oxígeno:

{\ce {H2O + 2h\nu -> 2H^+ + 2e^- + 1/2O2))

{\ce {2H2O -> 4H+ + 4e- + O2}}

Fotografía

La fotólisis de los haluros de plata es una reacción importante en la fotografía clásica y provoca la formación de una imagen latente en los materiales fotográficos.

Astrofísica

En astrofísica, la fotodisociación es uno de los procesos más importantes de destrucción y formación de nuevas moléculas. En el vacío del espacio interestelar , las moléculas y los radicales libres pueden existir durante mucho tiempo. La tasa de fotodisociación es muy importante para estudiar la composición de la materia interestelar a partir de la cual se forman las estrellas .

Ejemplos típicos de reacciones de fotólisis en el espacio interestelar:

{\ce {H2O + h\nu -> H^+ + OH^-))

;

{\ce {CH4 +h\nu -> CH3 + H))

Disociación multifotónica

En comparación con el ultravioleta u otros fotones de alta energía, la energía de los fotones individuales en el rango espectral infrarrojo suele ser insuficiente para la fotodisociación directa de las moléculas. Sin embargo, después de absorber una serie de fotones infrarrojos, la molécula puede aumentar su energía interna hasta un nivel que supera el umbral de disociación. La disociación multifotónica se puede lograr mediante el uso de láseres de alta energía como el láser de dióxido de carbono , el láser de electrones libres o mediante largos tiempos de interacción de las moléculas con la radiación sin la posibilidad de un enfriamiento rápido. Este último método permite lograr la disociación multifotónica incluso bajo la influencia de radiación con un espectro continuo.

Fotólisis flash

La fotólisis de destello [1] es un fenómeno en el que una lámpara de destello excita un pulso de luz que dura varios nanosegundos (picosegundos, femtosegundos). El método fue desarrollado en 1949 por Manfred Eigen , Ronald Norrish y George Porter , quienes recibieron el Premio Nobel de Química en 1967 por este descubrimiento.

Véase también

Notas

↑ ed. NUEVO MÉJICO. Emanuel y M.G. Kuzmin. Fotólisis flash / Métodos experimentales de cinética física . Consultado el 19 de enero de 2022. Archivado desde el original el 8 de marzo de 2022. (Ruso)