Un fotoiniciador es una molécula que crea especies reactivas ( radicales libres , cationes o aniones ) cuando se expone a la radiación (UV o visible). Los fotoiniciadores sintéticos son componentes clave en los fotopolímeros (es decir, recubrimientos fotocurables, adhesivos y restauradores dentales).
Algunas moléculas pequeñas en la atmósfera también pueden actuar como fotoiniciadores al descomponerse para dar radicales libres (en el smog fotoquímico ). Por ejemplo, los motores de combustión interna que queman gasolina producen grandes cantidades de dióxido de nitrógeno. El NO 2 en la troposfera le da al smog su coloración marrón y cataliza la producción de ozono tóxico a nivel del suelo . El oxígeno molecular (O 2 ) también sirve como fotoiniciador en la estratosfera, descomponiéndose en oxígeno atómico y combinándose con O 2 para formar el ozono en la capa de ozono.
Reacciones
Los fotoinitadores pueden crear especies reactivas por diferentes vías, incluida la fotodisociación y la transferencia de electrones . Como ejemplo de disociación, el peróxido de hidrógeno puede sufrir una escisión homolítica, y el enlace OO se escinde para formar dos radicales hidroxilo.
- H 2 O 2 → 2 · OH
Ciertos compuestos azo (como el azobisisobutironitrilo ) también pueden escindirse fotolíticamente, formando dos radicales alquilo y gas nitrógeno:
- RCH 2 -N = NH 2 CR → 2 RCH 2 + N 2
Estos radicales libres ahora pueden promover otras reacciones.
Fotoiniciadores atmosféricos
Peróxidos
Dado que el oxígeno molecular puede extraer átomos de H de ciertos radicales, el radical HOO · se crea fácilmente. Este radical en particular puede abstraer aún más átomos de H, creando H 2 O 2 o peróxido de hidrógeno; los peróxidos pueden dividirse fotolíticamente en dos radicales hidroxilo. Más comúnmente, HOO puede reaccionar con átomos de oxígeno libres para producir un radical hidroxi (· OH) y oxígeno gaseoso. En ambos casos, los radicales · OH formados pueden servir para oxidar compuestos orgánicos en la atmósfera. [1]
- H 2 O 2 → 2 · OH
- HOO · + O → O 2 + · OH
- · OH + CH 4 → · CH 3 + H 2 O
Dioxido de nitrogeno
El dióxido de nitrógeno también se puede escindir fotolíticamente mediante fotones de longitud de onda inferior a 400 nm [2] que producen oxígeno atómico y óxido nítrico .
- NO 2 → NO + O
El oxígeno atómico es una especie altamente reactiva y puede extraer un átomo de H de cualquier cosa, incluida el agua.
- O + H 2 O → 2 · OH
El dióxido de nitrógeno se puede regenerar mediante una reacción entre ciertos radicales que contienen peroxi y NO.
- ROO · + NO → NO 2 + RO ·
Oxígeno molecular
En la estratosfera, el oxígeno molecular (O 2 ) es un fotoiniciador importante que inicia el proceso de producción de ozono en la capa de ozono . El oxígeno se puede fotolizar en oxígeno atómico mediante luz con una longitud de onda inferior a 240 nm. [3]
- O 2 → 2O
El oxígeno atómico se puede combinar con más oxígeno molecular para formar ozono.
- O + O 2 → O 3
Sin embargo, el ozono también se puede fotolizar nuevamente en O y O 2 .
- O 3 → O + O 2
Además, el oxígeno atómico y el ozono pueden combinarse en O 2 .
- O + O 3 → 2 O 2
Este conjunto de reacciones gobierna la producción de ozono y se puede combinar para calcular su concentración de equilibrio.
Fotoiniciadores y usos comerciales
AIBN
El azobisisobutironitrilo es un polvo blanco que se utiliza a menudo como fotoiniciador de polímeros a base de vinilo como el cloruro de polivinilo , también conocido como PVC. Debido a que este fotoiniciador en particular produce nitrógeno gaseoso (N 2 ) al descomponerse, a menudo se usa como agente de expansión para cambiar la forma y / o textura de los plásticos.
Peróxido de benzoilo
El peróxido de benzoilo, al igual que el azobisisobutironitrilo, es un polvo blanco que se utiliza como fotoiniciador en varios procesos comerciales e industriales, incluida la producción de plásticos. Sin embargo, a diferencia del AIBN, el peróxido de benzoilo produce oxígeno gaseoso al descomponerse, lo que también le da a este compuesto una gran cantidad de usos médicos. [4]
Al entrar en contacto con la piel, el peróxido de benzoilo se descompone, produciendo gas oxígeno, entre otras cosas. El oxígeno gaseoso se absorbe en los poros de la piel, donde mata a la bacteria Cutibacterium acnes que causa el acné .
Además, los radicales libres producidos pueden descomponer las células muertas de la piel. La eliminación de estas células muertas previene el bloqueo de los poros y, por extensión, los brotes de acné. [5]
Alcanforquinona
La canforquinona (CQ) es un fotosensibilizador que se utiliza con un sistema de amina, que genera radicales primarios con irradiación de luz. Estos electrones libres luego atacan los dobles enlaces de los monómeros de resina dando como resultado la polimerización. Las propiedades físicas de las resinas curadas se ven afectadas por la generación de radicales primarios durante la etapa inicial de polimerización.
Ver también
Referencias
- ^ vanLoon, págs. 52–53
- ^ vanLoon, págs. 74–79
- ^ vanLoon, págs. 48–49
- ^ "Peróxido de benzoilo" , chemicalland21.com, consultado el 29 de octubre de 2009
- ^ "Peróxido de benzoilo" Archivado el 26 de mayo de 2010en la Wayback Machine , http://www.about.com , consultado el 29 de octubre de 2009
- ^ Liao KC, Hogen-Esch T, Richmond FJ, Marcu L, Clifton W, Loeb GE (2008). "Sensor de fibra óptica percutánea para la monitorización crónica de glucosa in vivo" (PDF) . Biosens Bioelectron . 23 (10): 1458–65. doi : 10.1016 / j.bios.2008.01.012 . PMID 18304798 . Archivado desde el original (PDF) el 26 de abril de 2012.
Bibliografía
- vanLoon, Gary W .; Duffy, Stephen J. (2005). Química ambiental: una perspectiva global . Nueva York, NY: Oxford University Press. ISBN 0-19-927499-1.