Reazioni fotochimiche: importanza del rendimento quantico e esempi significativi
Le reazioni fotochimiche si verificano grazie all’assorbimento di fotoni con la giusta lunghezza d’onda da parte di atomi o molecole. È importante precisare che, nonostante spesso si affermi che tali reazioni siano catalizzate dalla radiazione, in realtà l’energia di attivazione non subisce alcuna variazione.
Le reazioni fotochimiche avvengono mediante l’assorbimento di un fotone da parte di una particella, la quale entra in uno stato eccitato. Questo stato eccitato può cedere energia in diverse modalità: in forma radiante (fluorescenza o fosforescenza) o come energia termica. È importante notare che la particella eccitata può anche reagire chimicamente, evento che costituisce la reazione fotochimica effettiva. Inoltre, per calcolare la costante cinetica di una reazione fotochimica, è necessario tener conto anche dei processi emissivi e dell’estinzione.
Un esempio concreto di reazione fotochimica è rappresentato dalla dissociazione del biossido di azoto mediante l’irradiazione con radiazione ultravioletta. Inoltre, è possibile osservare una serie di processi con diverse transizioni chimiche in presenza di radiazione avente lunghezza d’onda specifiche.
Il rendimento di fluorescenza è il rapporto tra il numero di fotoni emessi e il numero di fotoni assorbiti. La misura di questo parametro avviene tramite l’irradiazione di un campione con un impulso laser di durata nota e la registrazione dell’intensità della fluorescenza emessa in funzione del tempo.
Il rendimento quantico della reazione fotochimica è invece il rapporto tra il numero di molecole prodotte e il numero di fotoni assorbiti. In generale, i prodotti ottenuti per riscaldamento e irradiazione possono differire, in quanto l’energia termica si riparte in modo complesso fra i diversi gradi di libertà del sistema reagente, mentre l’effetto della radiazione è più specifico.
Un significativo esempio di reazione fotochimica è il ciclo dell’ozono, che ha un importante impatto sull’abbattimento dell’intensità della radiazione ultravioletta, riducendo così il potenziale impatto su processi chimici e biochimici.
In conclusione, le reazioni fotochimiche rappresentano un importante campo di studio in chimica, con un impatto significativo su diversi processi naturali e tecnologici.