Fotoquímica

Definição

Fotoquímica é um ramo da química que lida com o efeito da energia radiante na produção de alterações químicas.

O que é fotoquímica?

A fotoquímica é um ramo no campo da química que se concentra no estudo de reações químicas que envolvem luz, porque a luz atua como catalisador de reações ou porque as reações produzem luz.

Em um nível mais detalhado, pode-se dizer que envolve o estudo das interações entre fótons e moléculas.

Este campo é altamente interdisciplinar, com pessoas de disciplinas como biologia e física interessadas em vários aspectos da fotoquímica.

As reações fotoquímicas podem ocorrer de várias maneiras. Quando as moléculas absorvem um fóton, elas ficam excitadas, o que pode desencadear uma resposta como a isomerização, na qual os átomos de uma molécula se reorganizam, ou uma simples emissão de luz ou a quebra ou forjamento de ligações químicas. Certas reações químicas também podem resultar na emissão de fótons, outro tópico de interesse na fotoquímica, e entre cientistas loucos, se os copos brilhantes nos filmes populares são alguma indicação.

Além de estudar a luz no espectro visível, os fotoquímicos também observam infravermelho, ultravioleta e outras áreas do espectro.

As emissões de diferentes áreas do espectro podem estar envolvidas em tipos muito diferentes de reações, tornando a espectroscopia uma parte importante da fotoquímica.

A pesquisa geralmente ocorre em um ambiente de laboratório, no qual as pessoas têm acesso a equipamentos muito sensíveis que podem ser usados para fazer observações e conduzir experimentos.

Um exemplo comum de fotoquímica é a fotossíntese, a técnica usada pelas plantas para gerar energia a partir da luz, usando o sol como catalisador de reações químicas que ocorrem dentro da planta.

A bioluminescência, outro fenômeno natural, é outro excelente exemplo de fotoquímica no trabalho; os animais usam bioluminescência para tudo, desde sinalizar outros organismos, como os vaga-lumes parecem fazer, até atrair presas, como visto com o tamboril no oceano.

A fotografia também conta com os princípios da fotoquímica, desde o uso de compostos fotossensíveis no filme que reagem quando expostos à luz ao emprego de batente e fixador na sala de desenvolvimento para interromper as reações fotossensíveis que ocorrem nos revestimentos usados no papel fotográfico.

Numerosas faculdades e universidades oferecem treinamento em fotoquímica para estudantes em seus departamentos de química, e algumas têm departamentos inteiros dedicados ao estudo de fotoquímica.

As pessoas interessadas neste campo podem trabalhar em uma ampla variedade de ambientes, dependendo de seus interesses e nível de educação.

O trabalho como fotoquímico é certamente raramente monótono, graças à miríade de tópicos que podem ser explorados.

Fotoquímica – Química

Fotoquímica, uma sub-disciplina da química, é o estudo das interações entre átomos, moléculas e luz (ou radiação eletromagnética).

As reações químicas que ocorrem através dessas interações são conhecidas como reações fotoquímicas.

Exemplos de reações fotoquímicas são a fotossíntese nas células vegetais e as alterações induzidas pela luz que ocorrem no olho.

Além disso, as reações fotoquímicas são importantes na fotografia, no clareamento e na televisão.

Reação fotoquímica – reação química

Reação fotoquímica, reação química iniciada pela absorção de energia na forma de luz.

A consequência da absorção da luz pelas moléculas é a criação de estados excitados transitórios cujas propriedades químicas e físicas diferem muito das moléculas originais.

Essas novas espécies químicas podem desmoronar, mudar para novas estruturas, combinar-se umas com as outras ou com outras moléculas ou transferir elétrons, átomos de hidrogênio, prótons ou sua energia de excitação eletrônica para outras moléculas. Estados excitados são ácidos e redutores mais fortes que os estados fundamentais originais.

É essa última propriedade que é crucial no mais importante de todos os processos fotoquímicos, a fotossíntese, da qual quase toda a vida na Terra depende.

Através da fotossíntese, as plantas convertem a energia da luz solar em energia química armazenada, formando carboidratos do dióxido de carbono atmosférico e da água e liberando oxigênio molecular como subproduto.

Tanto carboidratos quanto oxigênio são necessários para sustentar a vida animal. Muitos outros processos na natureza são fotoquímicos. A capacidade de ver o mundo começa com uma reação fotoquímica no olho, na qual a retina, uma molécula na rodopsina da célula fotorreceptora, isomeriza (ou muda de forma) uma ligação dupla após a absorção da luz. A vitamina D, essencial para o desenvolvimento normal dos ossos e dentes e função renal, é formada na pele dos animais após a exposição do químico 7-desidrocolesterol à luz solar.

O ozônio protege a superfície da Terra da irradiação ultravioleta (UV) intensa e profunda, que é prejudicial ao DNA e é formada na estratosfera por uma dissociação fotoquímica (separação) de oxigênio molecular

(O₂) em átomos de oxigênio individuais, seguida pela reação subsequente desses oxigênio átomos com oxigênio molecular para produzir ozônio (O₃).

A radiação UV que atravessa a camada de ozônio danifica fotoquimicamente o DNA, que por sua vez introduz mutações em sua replicação que podem levar ao câncer de pele.

As reações fotoquímicas e as propriedades dos estados excitados também são críticas em muitos processos e dispositivos comerciais.

A fotografia e a xerografia são baseadas em processos fotoquímicos, enquanto a fabricação de chips semicondutores ou a preparação de máscaras para imprimir jornais depende da luz UV para destruir moléculas em regiões selecionadas de máscaras poliméricas.

História

O uso da fotoquímica pelos seres humanos começou no final da Idade do Bronze em 1500 aC, quando os povos cananeus estabeleceram a costa leste do Mediterrâneo. Eles prepararam um corante roxo rápido (agora chamado 6,6′-dibromoindigotin) a partir de um molusco local, usando uma reação fotoquímica, e seu uso foi mencionado posteriormente em documentos da Idade do Ferro que descreviam tempos anteriores, como os épicos de Homero e do Pentateuco. . De fato, a palavra Canaã pode significar “roxo avermelhado”. Este corante, conhecido como púrpura de Tiro, foi mais tarde usado para colorir as capas dos césares romanos.

No século XVI, o escultor florentino Benvenuto Cellini reconheceu que um diamante exposto à luz do sol e depois colocado na sombra emitia um brilho azul que durou muitos segundos.

Este processo é chamado fosforescência e distingue-se da fluorescência pelo tempo que persiste. Fósforos inorgânicos sintéticos foram preparados em 1603 pelo sapateiro-alquimista Vincenzo Cascariolo de Bolonha, reduzindo o sulfato de bário mineral natural com carvão vegetal para sintetizar o sulfeto de bário. A exposição à luz solar fez com que o fósforo emitisse um brilho amarelo de longa duração, e considerou-se suficientemente que muitos viajaram a Bolonha para coletar o mineral (chamado de pedras de Bolonha) e fazer seu próprio fósforo. Trabalhos subsequentes do astrônomo italiano Niccolò Zucchi em 1652 demonstraram que a fosforescência é emitida em comprimentos de onda mais longos do que o necessário para excitar o fósforo; por exemplo, a fosforescência azul segue a excitação UV nos diamantes.

Além disso, em 1728, o físico italiano Francesco Zanotti mostrou que a fosforescência mantém a mesma cor, mesmo quando a cor da radiação de excitação é alterada para aumentar a energia.

Essas mesmas propriedades também são verdadeiras para a fluorescência.

A era moderna da fotoquímica orgânica começou em 1866, quando o químico russo Carl Julius von Fritzche descobriu que uma solução concentrada de antraceno exposta à radiação UV cairia da solução como precipitado.

Essa precipitação ocorre porque as moléculas de antraceno se unem em pares, ou dímeros, que não são mais solúveis.

Nos séculos 19 e 20, os cientistas desenvolveram uma compreensão fundamental da base da fluorescência e da fosforescência. A fundação foi a constatação de que os materiais (corantes e fósforos) devem ter a capacidade de absorver radiação óptica (lei de Grotthus-Draper). O químico alemão Robert Bunsen e o inglês Henry Roscoe demonstraram em 1859 que a quantidade de fluorescência ou fosforescência foi determinada pela quantidade total de radiação óptica absorvida e não pelo conteúdo de energia (isto é, o comprimento de onda, cor ou frequência) da radiação.

Em 1908, o físico alemão Johannes Stark percebeu que a absorção de radiação era uma conseqüência de uma transição quântica, e isso foi ampliado pelo físico alemão Albert Einstein em 1912 para incluir a conservação de energia – a energia interna introduzida na molécula pela absorção deve ser igual ao total das energias de cada processo individual de dissipação de energia.

Implícita na frase anterior está a lei de equivalência fotoquímica, também chamada lei de Stark-Einstein, que afirma que uma única molécula pode absorver exatamente um fóton de luz.

A quantidade de energia absorvida por uma substância é o produto do número de fótons absorvidos e a energia de cada fóton, mas é a intensidade da radiação e o número de fótons absorvidos por segundo, e não a energia deles, que determina a extensão da fotoquímica. processos.

A descrição da mecânica quântica contemporânea da absorção da radiação óptica envolve a promoção de um elétron de um orbital de baixa energia para um orbital mais energético.

Isso é sinônimo de dizer que a molécula (ou átomo) é promovida de seu estado fundamental (ou estado de menor energia) para um estado excitado (ou estado de energia superior).

Essa molécula no estado excitado geralmente possui propriedades drasticamente diferentes da molécula no estado fundamental. Além disso, o estado excitado de uma molécula tem vida curta, porque uma sequência de eventos o retorna ao seu estado fundamental original ou forma uma nova espécie química que eventualmente alcançará seu próprio estado fundamental.

A bioluminescência de um vaga-lume é a fotoquímica no trabalho

Fonte: www2.chemistry.msu.edu/www.thebigger.com/www.wisegeek.org/www.merriam-webster.com/edelsteincenter.files.wordpress.com/www.newworldencyclopedia.org/science.jrank.org