Aplicarea actinometrelor chimice în evaluarea proceselor fotochimice
Închide
Articolul precedent
Articolul urmator
661 12
Ultima descărcare din IBN:
2023-04-12 13:16
SM ISO690:2012
LIS, Angela. Aplicarea actinometrelor chimice în evaluarea proceselor fotochimice. In: Integrare prin cercetare şi inovare.: Ştiinţe naturale, exacte şi inginereşti , 26-28 septembrie 2013, Chișinău. Chisinau, Republica Moldova: Universitatea de Stat din Moldova, 2013, R, SNEI, pp. 77-79.
EXPORT metadate:
Google Scholar
Crossref
CERIF

DataCite
Dublin Core
Integrare prin cercetare şi inovare.
R, SNEI, 2013
Conferința "Integrare prin cercetare şi inovare"
Chișinău, Moldova, 26-28 septembrie 2013

Aplicarea actinometrelor chimice în evaluarea proceselor fotochimice


Pag. 77-79

Lis Angela
 
Universitatea de Stat din Moldova
 
 
Disponibil în IBN: 2 iunie 2020


Rezumat

Fotochimia este o ramură a chimiei care studiază transformările chimice ale substanţelor sub influenţa luminii. În ultimii ani, fotochimia a devenit o ramură foarte importantă şi are o contribuție vitală în lumea modernă, fiind implicată în diferite ramuri ca: medicină, tehnologie, ştiință, chimie, biologie etc. Totodată fotochimia este strâns implicată în procesele vitale. Evoluția atmosferei Pământului, până la starea prezentă, a depins în mare măsură de procesele fotochimice. Datorită reacțiilor fotochimice, în atmosferă este prezent produsul fotochimic al oxigenului, ozonul, care oferă Pământului un scut împotriva radiaţiilor solare ultraviolete, care ar face  imposibilă viaţa pe suprafața planetei noastre. În acelaşi timp, lumina solară este direct implicată în diverse procese biologice precum fotosinteza. Unul din scopurile principale ale fotochimiei reprezintă studiul vitezei reacţiilor fotochimice. Astfel viteza unei reacţii fotochimice poate fi cuantificată prin randamentul cuantic sau eficienţa cuantică (Ф) :  Ф=   Actinometrul ne permite să determinăm fluxul de fotoni pentru un anumit sistem specific. Actinometrele sunt de două tipuri − fizice şi chimice, însă mai des se utilizează actinometrele chimice. Principiul de acţionare a unui actinometru chimic constă în faptul că orice substanţă fotosensibilă, a cărei randament cuantic de reacţionare este cunoscut, poate servi în calitate de actinometru chimic [1].  Determinarea intensităţii luminii, folosită în reacţiile fotochimice, este posibilă cu ajutorul termoelementelor, fotoelementelor şi actinometrelor chimice. Determinarea intensităţii luminii cu ajutorul termoelementelor şi fotoelementelor au unele neajunsuri: sensibilitate mică, inerţie mare şi rezistenţă internă scăzută, calibrarea preliminară a aparatelor, ceea ce limitează folosirea lor. De aceea cel mai des, măsurarea intensităţii absolute a luminii se face cu ajutorul actinometrelor chimice. Fluxul de fotoni cu ajutorul actinometrului chimic se determină după cantitatea produsului reacţiei fotochimice a cărei randament cuantic este cunoscut: , unde: N − cantitatea de moli de produs obţinut în reacţia fotochimică; Ф − randamentul cuantic de formare a produsului;t − timpul de iradiere; (1-10-D) − coeficientul, care ia în considerare partea de lumină absorbită, de obicei este egală cu 1, deoarece concentraţia actinometrului se alege astfel, încât să aibă loc absorbţia totală a luminii. Actinometrul chimic trebuie să îndeplinească următoarele cerinţe: 1) Randamentul cuantic să fie constant într-un interval larg de lungimi de undă. 2) Randamentul cuantic să nu depindă nici de intensitatea luminoasă folosită în reacţia fotochimică, nici de temperatură. 3) Randamentul cuantic să nu depindă de concentraţie, urme de impurităţi şi de concentraţia oxigenului. 4) Numărul de molecule reacţionate ar trebui să fie determinate cu o metodă analitică convenabilă şi rapidă. Însă niciunul dintre numeroasele actinometre propuse în literatura de specialitate nu îndeplinesc toate cerinţele. La momentul actual, este cunoscut un spectru larg de sisteme folosite în calitate de actinometre chimice [1]. Actinometrul chimic cel mai des utilizat reprezintă ferioxalatul de potasiu, deoarece el absoarbe lumina într-un diapazon larg de lungimi de undă şi posedă un randament cuantic mare. Actinometrul ferioxalat de potasiu reprezintă soluţie de K3[Fe(C2O4)3] 3 H2O în soluţie de acid sulfuric de 0,01N. Această soluţie fiind supusă iradierii are loc reacţia fotochimică: Fe(C2O4)33-   Fe2+ + C2O4- +2C2O42- Fe(C2O4)33- + C2O4-  Fe2+ + 2CO2 + 3C2O42- Mecanismul acestei reacţii este destul de complicat şi conţine şi etape cu participarea radicalilor [2]. Procesul de preparare a actinometrului chimic ferioxalat de potasiu se împarte în câteva etape: 1) Prepararea soluţiilor de  FeCl3 şi K2C2O4  şi verificarea concentraţiei ionilor de Fe3+ prin metoda spectrofotometrică şi C2O42- prin metodă titrimetrică; 2) Sinteza compusului complex K3[Fe(C2O4)3] 3 H2O. 3) Prepararea soluţiei de o anumită concentraţie de K3[Fe(C2O4)3] în H2SO4 de 0,1 N. 4) Fotoliza soluţiei K3[Fe(C2O4)3] оn H2SO4 de 0,1 N. 5) Determinarea concentraţiei ionilor de Fe2+ rezultaţi în urma reacţiei de fotoliză. 6) Calcularea intensităţii luminoase. Determinarea intensităţii luminoase ne permite să calculăm randamentul cuantic pentru diferite reacţii fotochimice, deoarece randamentul cuantic de formare a produşilor în reacţia fotochimică se determină din raportul concentraţiei produsului format,  către cantitatea luminii absorbite în timpul reacţiei, într-o unitate de timp:   Pentru a determina Ia foarte exact este nevoie ca lumina cu ajutorul căreia se iradiază să fie monocromatică sau să conţină un spectru foarte îngust al lungimilor de undă. În acest caz poate fi utilizată Legea Bugher-LamberBerr. Astfel intensitatea luminoasă, absorbită într-o unitate de timp t, va fi egală cu:   În cele mai multe cazuri, cantitatea de lumină absorbită rămâne constantă sau se schimbă puţin  în timp. Dacă lumina este absorbită totalmente, Ia = I0, atunci randamentul cuantic poate fi calculat conform formulei [3]:   Pentru a studia procesele fotochimice şi impactul lor asupra mediului, este nevoie de a modela. Iar pentru a efectua modelări ale proceselor fotochimice, este nevoie de a cunoaşte intensitatea razelor cu care se iradiază sistemelemodel. Pentru determinarea intensității luminoase, se folosesc actinometrele chimice. Dacă se face alegerea corectă a actinometrului chimic, atunci această metodă pentru calculul randamentului cuantic şi determinarea intensității luminoase este destul de exactă şi uşor de aplicat. Aplicarea actinometrelor chimice în evaluarea proceselor fotochimice are un şir de avantaje: sensibilitate mare, sunt uşoare în aplicare, se obțin rezultate reproductibile şi exacte şi nu necesită calibrarea aparatelor. Actinometrul chimic cel mai des utilizat reprezintă ferioxalatul de potasiu, deoarece corespunde, practic, tuturor  cerințelor, absoarbe lumina într-un diapazon larg de lungimi de undă, posedă un randament cuantic mare şi este destul de sensibil.