6.- PRINCIPIOS DE FOTOQUIMICALa absorcin de la luz (radiacin electromagntica) por especies qumicas puede ocasionar reacciones fotoqumicas. Estas reacciones determinan la naturaleza y destino de las especies qumicas presentes en la atmosfera. La radiacin electromagntica se puede representar como un flujo de fotones. La energa de cada fotn, denominado tambin cuanto de luz, esta determinada por la relacin E=hn, donde h es la constante de Planck (6,62 E-27 ergios/seg) y n es la frecuencia de la luz absorbida, en segundos. Normalmente, la primera etapa de proceso fotoqumico es la activacin de la molcula por absorcin, de un fotn. Las reacciones que ocurren luego de dicha absorcin producen especies qumicas excitadas, lo cual significa que la energa del fotn se convierte en otra forma de energa dentro de la molcula. As, fotones de gran energa pueden aumentar la de los electrones, es decir, excitarlos de una molcula, para que alcancen mayores niveles energticos. Los componentes visibles y ultravioleta de la luz solar tambin pueden producir excitacin de electrones, por lo que son capaces de .coopiar y poner en el subtitulo correspondienTRANSFORMACIONES Y REACCIONES QUMICASTransformaciones de la materia: todos los cuerpos sufren continuamente transformaciones fsicas y qumicasReacciones qumicas: son transformaciones que experimentan las sustancias, de las cuales resultan otras diferentes. Se modifica la composicin de las molculas y las propiedades cambian de manera definitiva y permanente.Hay reacciones qumicas que desprenden calor, otras que se producen por el calor y otras por contacto.Ley de Lavoisier o de la conservacin de la masa:Lavoisier comprob que durante una transformacin qumica o fsica la masa total del sistema se conserva y se mantiene constante.

Clases de reacciones qumicas:-Combinacin: es aquella reaccin que dos sustancias se unen para formar otra nueva-Descomposicin: a partir de una sustancia se obtienen dos o ms sustancias diferentes.

La combustin:Es la combinacin de una sustancia (combustible) con otra en forma de gas (comburente) formando otras sustancias (productos) y liberndose energa (calor y luz)

Ecuacin: COMBUSTIBLES + O2 ---------> CO2+H2O+ENERGIA (CALOR Y LUZ)

Combustin completa: la proporcin de oxigeno es apropiada, todo el carbono se convierte en dixido de carbono.Combustin incompleta: si el oxigeno es escaso, se forma monxido de carbono (toxico)

Los combustibles:Pueden ser slidos lquidos o gaseosos y naturales o artificialesPoder calorfico:Poder calorfico es la cantidad de calor que suministra por la combustin completa de un Kg. o de un metro cbico se expresa en Kcal. (Kilocalora)

REACCIONES QUIMICAS FRENTE A REACCIONES FOTOQUIMICAS

* REACCIONES QUIMICAS:-Afectan a las molculas en su estado elemental.-Los electrones ocupan orbitales emplazantes s y p.-Al aumentar la temperatura, aumenta la E. Trasnacional la E. Vibracional la E. Rotacional pero el estado electrnico permanece.*REACCIONES FOTOQUIMICAS:- Afectan a las molculas en su estado excitado.-Los electrones ocupan O. antienlazantes s* y p*.-La variacin de la temperatura no influye bsicamente en estos procesos.

LA DUALIDAD ONDA-PARTICULA DE LA LUZEs una propiedad de todas las partculas, por la cual segn a qu experimento se someten parecen comportarse como una onda o como una partcula. En el primer caso, incluso una nica partcula parece comportarse como una onda que por ejemplo interfiere consigo misma. En el segundo, la misma partcula en otro experimento parece comportarse como una "bala" o proyectil. Esto afecta a cualquier tipo de partcula, no solo a las subatmicas. Sin embargo, cuando las partculas son grandes (una mota de polvo) el efecto es imperceptible. Hasta ahora, se ha podido medir esta dualidad incluso en un conjunto de decenas de tomos, que se ha comportado como si fuera una onda en lugar de una "bola. Eso ya empieza a ser algo grandecito. La hiptesis de la Mecnica Cuntica es que todas las partculas tienen asociada una probabilidad de estar en cualquier parte del Universo. Esta probabilidad es mxima en cierto lugar, pero no es cero nunca, incluso en el otro extremo de la galaxiax. Es lo que se llama la "funcin de onda. Segn la misma hiptesis, esta funcin de onda permite que una partcula pueda estar en cualquier lugar, y por tanto es posible que pueda interferir consigo misma del mismo modo que lo hace una onda, cuando pasa por una red de rendijas por ejemplo. Por ello, dependiendo del experimento que se lleve a cabo, se suman las probabilidades de una manera u otra, dando lugar a que la partcula parezca una onda en un experimento en el que hay una posible auto-interferencia de la funcin de onda (se suman distintas probabilidades), o que parezca un punto cuando no hay esta posibilidad. (Medimos en un punto) El caso es que esto parece ser mucho ms que una hiptesis. Es un hecho experimental que las partculas se comportan as, por extrao que nos parezca. Ni un solo experimento ha contradicho esta interpretacin, pero se sigue buscando algo que lo haga.

ABSORCIN DE LA LUZEs el proceso de una radiacin electromagntica por el cual la materia puede captar dicha radiacin.Cuando esta absorcin sucede en el rango de la luz visible se llama absorcin ptica, esta radiacin al ser absorbida puede ser remitida o transformarse en otro tipo de energa.Todos los materiales tienen un grado de absorcin de la luz visible, aquellos que absorben en todo el rango visible se denominan materiales opacos en cambio aquellos que dejan pasar dicho rango se llaman materiales transparentes.Es precisamente este proceso de absorcin y remisin de luz lo que le da color a la materia.Nivel microscpicoA nivel de losfotones(cuantosde luz), laabsorcines el fenmeno por el cual la energa de un fotn estomadapor otra partcula. El fotn resulta entonces "destruido"en la operacin, la energa electromagntica es absorbida y convertida en energa electrnica. Esta energa absorbida se puede volver a transformar en: Energa electromagntica por emisin de fotones. Convertida en la agitacin de la partcula (mayor velocidad de la partcula) lo que se traduce a nivel macroscpico en un aumento de la temperatura (energa electromagntica que se transforma en calor). En unfonn(agitacin en una red cristalina en uncristal). En unplasmn(oscilacin colectiva de electrones en un metal).Nivel macroscpicoLos materiales tranparentes convierten la luz que pasa por estos en calor.Aspecto practicoDependiendo de la longitud de onda vara la absorcin y de acuerdo a eso aparecen los diferentes colores en la atmosfera.

ESTADOS EXCITADOSEl estado excitado es la elevacin del nivel de energa de un estado fundamental.En mecnica cuntica para que se de el estado excitado se toma en cuenta la temperatura.La vida til de un sistema (como unelectrn,ncleo atmico,tomo, o molcula) suele ser corta: la emisin donde un sistema pasa de un estado excitado a uno menos excitado o fundamental, esto s llama decaimiento y es el in verso de la excitacin.Los estados excitados de vida media larga son llamados metaestables.Excitacin atmicaUn ejemplo sencillo de este concepto es el tomo de hidrgeno.El estado fundamental del tomo de hidrgeno corresponde a tener el nico electrn del tomo en la rbita o nivel de energa ms bajo posible, (es decir, la funcin de onda "1s", que presenta simetra esfrica, y que tiene los nmeros cunticos ms bajos posibles). Al dar una energa adicional al tomo (por ejemplo, por la absorcin de un fotn de una energa adecuada, o por calentamiento a alta temperatura, o por excitacin elctrica dentro de un campo elctrico), el electrn es capaz de moverse a un estado excitado (un estado con uno o ms nmeros cunticos mayores que el mnimoposible). Si el fotn tiene demasiada energa, el electrn deja de estar vinculado al tomo, escapar del tomo, y el tomo quedar convertido en un ion positivo o catin, es decir, el tomo se ionizar.Despus de la excitacin, el tomo podra volver a un estado excitado inferior, o al estado fundamental, emitiendo un fotn con una energa caracterstica, igual a la diferencia de energa entre los niveles de salida y llegada. La emisin de fotones por tomos en diferentes estados excitados conduce a un espectro electromagntico que muestra una serie de caractersticas lneas de emisin (tenemos, en el caso del tomo de hidrgeno, la serie de Lyman, serie de Balmer, serie de Paschen, serie de Brackett y serie de Pfund.)Un tomo en un estado excitado de muy alta energa se denomina tomo de Rydberg.Un sistema de tomos altamente excitados puede formar un estado excitado condensado de vida media larga, por ejemplo, una fase condensada compuesta completamente de tomos altamente excitados: la materia de Rydberg.As pues un tomo o cualquier otro sistema puede excitarse por absorcin de fotones de una frecuencia caracterstica, o tambin mediante el calor o la electricidad.Excitacin de un gas perturbadoUn conjunto de molculas que forman un gas se puede considerar en un estado excitado, si una o ms molculas se elevan a niveles de energa cintica tales que la distribucin de velocidades resultante se aleje del equilibrio de la distribucin de Boltzmann. Este fenmeno ha sido estudiado en el caso de un gas bidimensional con cierto detalle, analizando el tiempo necesario para relajarse hasta el equilibrio.

CROMOFOROUn cromoforo es el conjunto de tomos de una molcula encargada de su color. Tambin se puede definir como la sustancia capaz de absorber luz visible y as poder emitir diferentes tonalidades de color. Esto depende de la absorcin de la longitud de ondas magnticas.Tipos de cromoforosLos cromoforos pueden presentarse siempre en una de dos formas: sistema conjugados pi o complejos metlicos.En la primera los niveles de energa que alcanzan los electrones son orbitales pi generados a partir de enlaces simples y dobles alternados como sucede en los sistemas aromticos. Entre los ejemplos podemos encontrar los colorantes retinianos que se utilizan en el ojo para detectar luz, colorantes de alimentos, colorantes para telas licopeno,-caroteno, yantocianinas.Los cromoforos de complejos metlicos surgen a partir de la divisin de orbitales d al vincular metales de transicin con ligantes. Algunos ejemplos son la clorofila utilizada por los vegetales en la fotosntesis, la hemoglobina y algunos metales coloreados como la malaquita.Una caracterstica comn enbioqumicason los cromforos formados por cuatro anillos depirrol, que pueden ser de dos tipos: Pirroles en cadena abierta, no metlica:fitocromo,ficobilina, ybilirrubina. Pirroles en anillo (porfirina), con un ion metlico en el medio:hemoglobina,clorofila. Cromoforos y la pielLa luz con respecto a los objetos que la reciben puede comportarse de tres maneras puede ser reflejada, transmitida, absorbida sobre el cuerpo que incide. Una vez que la luz es absorbida ceder energa y se producir algn efecto foto biolgico. Los cromoforos que existen en la piel absorben una longitud de onda que le es especfica a cada cromoforo dando lugar al espectro de absorcin. La luz absorbida cede energa modificando al cromoforo de manera permanente o no.Tambin son cromoforos algunos productos del metabolismo producidos por el exterior, por ejemplo los cosmticos, medicamentos que pueden llegar a la piel. La absorcin de luz por los cromoforos de la piel algunas veces puede ser beneficiosos y otras perjudiciales. Cuando uno se pone filtro solas este acta como barrera para evitar que ondas de grandes longitudes atraviesen la piel.En nuestra atmsfera la capa que realiza la accin de absorber las es la estratosfera que acta como filtro de los rayos ultra violetas, el cromoforo principal para esto es el oxigeno-ozono. La UVC rompe la molcula de oxigeno en dos, una de estas de estas se una a un molecula de oxigeno formando el ozono, el ozono es muy inestable, bajo la misma accin de la luz el ozono se separa adhirindose a molculas d oxigeno sueltas, esta accin es la que impide la entrada de estos rayos a la tierra.El ozono no es una capa esta disperso en la estratosfera en porciones muy pequeas.Si el ozono se precipitara llegara a milmetros de espesor. En 1970 empieza a notarse una reduccin de ozono e la atmosfera especialmente en el antrtico, estudios muestran que esta disminucin de ozono se debe a la presencia de clorofluorocarbonos, reaccin de cloro, flor y carbono. El ozono y el cloro dan lugar a una reaccin cataltica considerando que los clorofluorocarbonos son muy estables y pueden estar en la atmosfera durante 120 aos por lo que el cloro es capaz de destruir 100.000 molculas de ozono.En las industrias se redujo el uso de clorofluorocarbonos ya que la destruccin del ozono en la atmosfera seria consecuencias catastrficas para la tierra.

CINTICA DE REACCIONES INICASEn una reaccin inica no hay transferencia de electrones. Las reacciones entre molculas neutras pueden ser ms lentas que las inicas a causa de la transferencia electrnica y redistribucin de enlaces. La mayor parte de las colisiones moleculares son elsticas, por lo tanto, las molculas simplemente rebotan y se apartan sin cambios. Sin embargo, algunas colisiones tienen la suficiente energa para ocasionar cambios en las nubes electrnicas de las molculas que chocan. Cuando ocurre el cambio, las molculas que chocan pueden formar el complejo activado. La energa requerida para formar este se conoce como energa de activacin. Si esta es pequea pocas de las colisiones tienen la suficiente energa para formar el complejo activado. Por lo tanto, la reaccin puede ser tan lenta que no es detectable.Por ejemplo, el hidrgeno y el oxgeno pueden mantenerse durante aos en el mismo recipiente sin reaccionar. Aunque hay colisiones entre las molculas, no se alcanza la energa de activacin. Sin embargo, si la mezcla se calienta a 800 C, o se introduce una llama o una chispa en el recipiente, el hidrgeno y el oxgeno reaccionan violentamente. El calor, la llama o la chispa suministran la energa de activacin.Factores que modifican la velocidad de las reaccionesPara que dos sustancias reaccionen, sus molculas, tomos o iones deben chocar. Estos choques producen un nuevo ordenamiento electrnico y, por consiguiente un nuevo ordenamiento entre sus enlaces qumicos, originando nuevas sustancias.1. Temperatura2. Superficie de contacto3. Agitacin4. Luz5. Concentracin6. Catalizadores