Molécula que crea especies reactivas cuando se expone a la radiación
Hojas de gran formato con un fino recubrimiento fotopolímero curado con una lámpara UV.En química, un fotoiniciador es una molécula que crea especies reactivas (radicales libres, cationes o aniones) al exponerse a la radiación (UV o visible). Los fotoiniciadores sintéticos son componentes clave de los fotopolímeros (por ejemplo, recubrimientos fotocurables, adhesivos y restauraciones dentales).Algunas moléculas pequeñas en la atmósfera también pueden actuar como fotoiniciadores al descomponerse y formar radicales libres (en el smog fotoquímico). Por ejemplo, el dióxido de nitrógeno (NO2) se produce en grandes cantidades en los motores de combustión interna que queman gasolina. El NO2 en la troposfera le da al smog su coloración marrón y cataliza la producción de ozono troposférico tóxico (O3). El oxígeno molecular (O2) también actúa como fotoiniciador en la estratosfera, descomponiéndose en oxígeno atómico y combinándose con O2 para formar el ozono en la capa de ozono.
Reacciones
Los fotoiniciadores pueden crear especies reactivas mediante diferentes vías, como la fotodisociación y la transferencia de electrones. Como ejemplo de disociación, el peróxido de hidrógeno puede sufrir una escisión homolítica, donde el enlace O−O se escinde para formar dos radicales hidroxilo.
H2O2 → 2
Ciertos compuestos azoicos (como el azobisisobutironitrilo) también pueden escindirse fotolíticamente, formando dos radicales alquilo y gas nitrógeno:
RCH2−N=N−H2CR → 2 RCH2 + N2
Estos radicales libres ahora pueden promover otras reacciones.
Fotólogos atmosféricos
Peroxides
Peróxido de hidrógeno, el peróxido más simpleDado que el oxígeno molecular puede extraer átomos de H de ciertos radicales, el radical HOO· se crea fácilmente. Este radical en particular puede extraer aún más átomos de H, creando H2O2, o peróxido de hidrógeno; los peróxidos pueden escindirse fotolíticamente en dos radicales hidroxilo. Más comúnmente, el HOO puede reaccionar con átomos de oxígeno libres para producir un radical hidroxilo (·OH) y oxígeno gaseoso. En ambos casos, los radicales ·OH formados pueden oxidar compuestos orgánicos en la atmósfera.
H2O2 → 2
HOO· + O → O2 + ·OH
·OH + CH4 →3 + H2O
Dióxido de nitrógeno
Dióxido de nitrógeno, un gran contribuyente a la producción de smogEl dióxido de nitrógeno también puede ser escindido fotolíticamente por fotones con una longitud de onda inferior a 400 nm, produciendo oxígeno atómico y óxido nítrico.
NO2 → NO + O
El oxígeno atómico es una especie altamente reactiva y puede extraer un átomo de H de cualquier cosa, incluso del agua.
O + H2O → 2 ·OH
El dióxido de nitrógeno se puede regenerar mediante una reacción entre ciertos radicales peróxido y NO.
ROO· + NO → NO2 + RO·
Oxigeno molecular
En la estratosfera, el oxígeno molecular (O2) es un importante fotoiniciador que inicia el proceso de producción de ozono en la capa de ozono. El oxígeno puede fotolizarse en oxígeno atómico mediante luz con una longitud de onda inferior a 240 nm.
O2 → 2O
El oxígeno atómico puede entonces combinarse con más oxígeno molecular para formar ozono.
O + O2 → O3
Sin embargo, el ozono también puede fotolizarse de nuevo en O y O2.
O3 → O + O2
Además, el oxígeno atómico y el ozono pueden combinarse para formar O2.
O + O3 → 2 O2
Este conjunto de reacciones regula la producción de ozono y puede combinarse para calcular su concentración de equilibrio.
Fotógrafos comerciales y usos
AIBN
Azobisisobutyronitrile, un fotoiniciador industrial comúnmente utilizado, y su desintegración en dos radicales y gas nitrógenoEl azobisisobutironitrilo es un polvo blanco que se utiliza a menudo como fotoiniciador para polímeros vinílicos como el cloruro de polivinilo, también conocido como PVC. Dado que este fotoiniciador produce nitrógeno gaseoso (N2) al descomponerse, se suele utilizar como agente de expansión para modificar la forma o la textura de los plásticos.
Peróxido de benzoilo
Peróxido de benzoilo, un fotoiniciador común utilizado en la producción de plásticos y en la medicación del acnéEl peróxido de benzoilo, al igual que el azobisisobutironitrilo, es un polvo blanco que se utiliza como fotoiniciador en diversos 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 le confiere también numerosos usos médicos.Al entrar en contacto con la piel, el peróxido de benzoilo se descompone, produciendo oxígeno gaseoso, entre otras sustancias. Este oxígeno gaseoso se absorbe en los poros de la piel, donde elimina la bacteria causante del acné, Cutibacterium acnes.Además, los radicales libres producidos pueden descomponer las células muertas de la piel. Eliminar estas células muertas previene la obstrucción de los poros y, por consiguiente, la aparición de acné.
2,2-Dimetoxi-2-phenylacetophenone
ejemplo de polimerización acrilato mediante fotoiniciación radical. Este tipo de hidrogel se utiliza a veces para los biosensores ya que las condiciones utilizadas son relativamente mente para la proteína que les permite ser atrapados en el hidrogel, conservando la funcionalidad y son lo suficientemente porosas para permitir la difusión de pequeñas moléculas.
Camphorquinone
La canforquinona (CQ) es un fotosensibilizador que se utiliza con un sistema de amina y que genera radicales primarios con la irradiación de luz. Estos electrones libres atacan los dobles enlaces de los monómeros de la resina, lo que provoca la polimerización. Las propiedades físicas de las resinas curadas se ven afectadas por la generación de radicales primarios durante la etapa inicial de la polimerización.
Irgacure 819
Mecanismo de Irgacure 819 para formar 4 radicales.
Irgacure 819 (BAPO Bis(2,4,6-trimetilbenzoil)-fenilfosfinaóxido) es un fotoiniciador de tipo Norrish utilizado en procesos de polimerización como la polimerización de dos fotones. Al exponerse a la luz, forma cuatro radicales (2, 3, 5) por molécula descompuesta (1), lo que lo hace altamente eficiente para iniciar la polimerización. El segundo conjunto de radicales se forma por abstracción o transferencia de cadena, impulsando aún más la reacción.
Véase también
Iniciador radical
Referencias
^vanLoon, págs. 52 a 53
^vanLoon, págs. 74 a 79
^vanLoon, págs. 48 a 49
^"Benzoyl Peroxide", chemicalland21.com, acceso al 29 de octubre de 2009
^"Benzoyl Peroxide" Archivado 2010-05-26 en el Wayback Machine, http://www.about.com, acceso al 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 monitoreo crónico 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 2012-04-26.
^Neumann, Miguel G.; Schmitt, Carla C.; Ferreira, Giovana C.; Corrêa, Ivo C. (2006-06-01). "Los rendimientos radicales iniciadores y la eficiencia de la polimerización para varios fotoiniciadores dentales excitados por diferentes unidades de curado de luz". Materiales dentales. 22 (6): 576 –584. doi:10.1016/j.dental.2005.06.006. ISSN 0109-5641.
Bibliografía
vanLoon, Gary W.; Duffy, Stephen J. (2005). Medio ambiente Química: Una perspectiva global. New York, NY: Oxford University Press. ISBN 0-19-927499-1.
![example of acrylate polymerization via radical photoinitiation. This type of hydrogel is sometimes used for biosensors as the conditions used are relatively mind to protein allowing them to be entrapped in the hydrogel, whilst retaining functionality and are porous enough to allow the diffusion of small molecules.[6]](https://en.wikipedia.org/wiki/File:Photoinititaed_polymerization.svg)
