fotoreacties

Fotoreacties zijn chemische reacties die worden geïnitieerd door elektromagnetische straling, meestal in het ultraviolet en zichtbaar gebied. Een foton wordt door een molecuul geabsorbeerd en brengt het in een aangeslagen elektrontoestand. Hierdoor kunnen reacties plaatsvinden die thermisch vaak niet mogelijk zijn. Na absorptie kan het molecuul terugkeren naar de grondtoestand of via tussenstappen omzettingen ondergaan naar de producten.

Het mechanisme van fotoreacties draait om de vorming van aangeslagen toestanden, zoals S1 of T1, die nieuwe reactieve mogelijkheden bieden. In deze toestanden kunnen bindingen worden gevormd of verbroken, radicalen ontstaan of redoxreacties plaatsvinden, meestal in aanwezigheid van reagentia of sensoren. Soms treedt een fotosensibilator op als energiebron die de reactie op gang brengt. Een veelvoorkomende specifieke categorie is fotodissociatie, waarbij een molecuul onder invloed van licht in fragmenten uiteenvalt.

Typen en bekende voorbeelden omvatten fotodissociatie van halogenen zoals Cl2 onder UV-licht, fotosynthese waarbij planten lichtenergie omzet in chemische energie, en de visuele transductie in het oog die berust op isomerisatie van retinal. Photoredox-catalyse maakt gebruik van metalen complexen, zoals ruthenium of iridium, om reacties onder zichtbaar licht te sturen. Fotopolymerisatie wordt veel toegepast in harsen en 3D-printing.

Toepassingen en overwegingen omvatten zonne-energieconversie en opslag, zoals photo-initiëring in fotopolymers en zonnepanelen, evenals milieu- en atmosferische chemie (vorming en afbraak van ozon en stikstofoxiden). Belangrijke factoren zijn de gebruikte golflengte en lichtintensiteit, quantumyield, aanwezigheid van zuurstof en sensitizers, en de keuze van oplosmiddel of matrix. Veiligheidsaspecten betreffen blootstelling aan UV-licht en mogelijke degradatie van materialen.