Processi Fotochimici Secondari
I processi fotochimici coinvolgono lo studio delle reazioni chimiche, isomerizzazioni e comportamento fisico a seguito dell’influenza di luce ultravioletta o visibile (U.V.).
Raramente è possibile condurre un’analisi dettagliata delle trasformazioni che una molecola eccitata subisce. Può seguire diverse trasformazioni che comportano il ritorno al suo stato fondamentale con emissione di energia radiante o la dissipazione dell’eccesso di energia, oppure può dare luogo a trasformazioni chimiche.
Secondo la teoria degli orbitali molecolari, i processi associati all’eccitazione di una molecola che nel suo stato fondamentale possiede due coppie di elettroni appaiati possono portare alla promozione di un elettrone da un orbitale molecolare legante a un orbitale molecolare antilegante.
La luce necessaria per i processi fotochimici può provenire da molte fonti. Il chimico Giacomo Luigi Ciamician, considerato il padre della fotochimica, utilizzò la luce solare per gran parte delle sue ricerche presso l’Università di Bologna all’inizio del 1900.
A seconda dei composti studiati e delle informazioni ricercate per studiare i processi fotochimici, si utilizzano diverse sorgenti luminose, come lampade ad incandescenza, lampade al mercurio a bassa, media e alta pressione, sorgenti flash e laser ad alta intensità.
I processi fotochimici iniziano con l’assorbimento di un quanto di luce da parte di un cromoforo, seguito da una conseguente eccitazione elettronica.
Singoletto e Tripletto
Vi è la possibilità di transizione da uno stato di singoletto ottenuto direttamente dall’eccitazione a uno stato di tripletto secondo uno schema specifico. Uno stato di singoletto è caratterizzato dal fatto che l’elettrone eccitato è ancora appaiato con l’elettrone rimasto nell’orbitale di origine, mentre uno stato di tripletto è caratterizzato dal fatto che l’elettrone eccitato non è più appaiato con l’elettrone rimasto nell’orbitale di origine.
Probabilità di Transizione
La probabilità della transizione può essere calcolata applicando i metodi della meccanica quantistica. Essa dipende dalla differenza di energia tra i due strati e da un termine che riflette l’interazione spin-orbita che dà origine alla transizione.
La vita media di uno stato di tripletto è significativamente più elevata di quella di uno stato di singoletto, giustificando l’importante ruolo che gli stati di tripletto hanno nella fotochimica.
Stato di Singoletto
Lo stato di singoletto eccitato può seguire diverse alternative, tra cui il decadimento allo stato fondamentale senza radiazione, il ritorno allo stato fondamentale con emissione di radiazione, l’interconversione a uno stato di tripletto eccitato, il ritorno da uno stato di tripletto eccitato allo stato fondamentale, la trasformazione chimica e la disattivazione dello stato di tripletto a causa di un trasferimento di energia con un’altra molecola.
In conclusione, i processi fotochimici sono un campo complesso e affascinante, in cui le molecole eccitate possono subire molteplici trasformazioni con implicazioni sia fisiche che chimiche. La comprensione di tali processi è fondamentale per lo sviluppo di nuove tecnologie e applicazioni nel campo della chimica e della fotofisica.