fotoinicjator
Fotoinicjator to cząsteczka, która pod wpływem promieniowania (UV lub światła widzialnego) tworzy reaktywne formy ( wolne rodniki , kationy lub aniony ). Syntetyczne fotoinicjatory są kluczowymi składnikami fotopolimerów (na przykład fotoutwardzalnych powłok, klejów i materiałów dentystycznych).
Niektóre małe cząsteczki w atmosferze mogą również działać jako fotoinicjatory, rozkładając się, dając wolne rodniki (w smogu fotochemicznym ). Na przykład dwutlenek azotu (NO 2 ) jest wytwarzany w dużych ilościach przez silniki spalinowe spalające benzynę . NO 2 w troposferze nadaje smogowi brązowe zabarwienie i katalizuje produkcję toksycznego ozonu w warstwie przyziemnej (O 3 ). Tlen cząsteczkowy (O 2 ) służy również jako fotoinicjator w stratosferze, rozkładając się na tlen atomowy i łącząc z O 2 w celu utworzenia ozonu w warstwie ozonowej.
Reakcje
Fotoinicjatory mogą tworzyć reaktywne gatunki różnymi drogami, w tym fotodysocjacją i przeniesieniem elektronów . Jako przykład dysocjacji, nadtlenek wodoru może ulec rozszczepieniu homolitycznemu, z rozszczepieniem wiązania OO, tworząc dwa rodniki hydroksylowe .
- H2O2 → 2 · OH
Niektóre związki azowe (takie jak azobisizobutyronitryl ) mogą również rozszczepiać fotolitycznie, tworząc dwa rodniki alkilowe i gazowy azot:
- RCH2 - N= NH2CR → 2RCH2 + N2
Te wolne rodniki mogą teraz promować inne reakcje.
Fotoinicjatory atmosferyczne
Nadtlenki
Ponieważ tlen cząsteczkowy może odrywać atomy H od pewnych rodników, łatwo powstaje rodnik HOO·. Ten konkretny rodnik może dalej odrywać atomy H, tworząc H 2 O 2 lub nadtlenek wodoru; nadtlenki mogą dalej rozszczepiać fotolitycznie na dwa rodniki hydroksylowe. Częściej HOO może reagować z wolnymi atomami tlenu, dając rodnik hydroksylowy (·OH) i gazowy tlen. W obu przypadkach utworzone rodniki ·OH mogą służyć do utleniania związków organicznych w atmosferze.
- H 2 O 2 → 2 ·OH
- HOO· + O → O 2 + ·OH
- ·OH + CH 4 → ·CH 3 + H 2 O
Dwutlenek azotu
Dwutlenek azotu może być również rozszczepiany fotolitycznie przez fotony o długości fali mniejszej niż 400 nm, z wytworzeniem atomowego tlenu i tlenku azotu .
- NIE 2 → NIE + O
Tlen atomowy jest wysoce reaktywnym gatunkiem i może pobierać atom H ze wszystkiego, w tym z wody.
- O + H2O → 2 ·OH
Dwutlenek azotu można regenerować w reakcji między pewnymi rodnikami zawierającymi nadtlenki a NO.
- ROO· + NIE → NIE 2 + RO·
Tlen cząsteczkowy
W stratosferze tlen cząsteczkowy (O 2 ) jest ważnym fotoinicjatorem, który rozpoczyna proces produkcji ozonu w warstwie ozonowej . Tlen może być fotolizowany do tlenu atomowego pod wpływem światła o długości fali mniejszej niż 240 nm.
- O2 → 2O
Tlen atomowy może następnie łączyć się z większą ilością tlenu cząsteczkowego, tworząc ozon.
- O + O 2 → O 3
Jednak ozon może również ulegać fotolizie z powrotem do O i O 2 .
- O 3 → O + O 2
Ponadto tlen atomowy i ozon mogą łączyć się w O 2 .
- O + O 3 → 2 O 2
Ten zestaw reakcji reguluje produkcję ozonu i można go połączyć, aby obliczyć jego stężenie równowagowe.
Komercyjne fotoinicjatory i zastosowania
AIBN
Azobisizobutyronitryl to biały proszek, który często nie jest używany jako fotoinicjator polimerów na bazie winylu, takich jak polichlorek winylu , znany również jako PVC. Ponieważ ten konkretny fotoinicjator wytwarza podczas rozkładu gazowy azot (N2 ) , jest często używany jako środek porotwórczy do zmiany kształtu i/lub tekstury tworzyw sztucznych.
Nadtlenek benzoilu
Nadtlenek benzoilu, podobnie jak azobisizobutyronitryl, jest białym proszkiem stosowanym jako fotoinicjator w różnych procesach handlowych i przemysłowych, w tym w produkcji tworzyw sztucznych. Jednak w przeciwieństwie do AIBN, nadtlenek benzoilu podczas rozkładu wytwarza gazowy tlen, co daje temu związkowi również wiele zastosowań medycznych.
W kontakcie ze skórą nadtlenek benzoilu rozkłada się, wytwarzając między innymi gazowy tlen. Gazowy tlen jest wchłaniany do porów skóry, gdzie zabija bakterie powodujące trądzik Cutibacterium acnes .
Ponadto wytwarzane wolne rodniki mogą rozkładać martwe komórki skóry. Usuwanie tych martwych komórek zapobiega blokowaniu porów, a co za tym idzie, wypryskom trądziku.
2,2-dimetoksy-2-fenyloacetofenon
![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://commons.wikimedia.org/wiki/File:Photoinititaed_polymerization.svg)
kamforochinon
Kamforochinon (CQ) jest fotosensybilizatorem stosowanym z układem aminowym, który generuje pierwszorzędowe rodniki pod wpływem napromieniowania światłem. Te wolne elektrony następnie atakują podwójne wiązania monomerów żywicy, powodując polimeryzację. Na właściwości fizyczne utwardzonych żywic ma wpływ generowanie rodników pierwotnych w początkowej fazie polimeryzacji.
Zobacz też
Bibliografia
- vanLoon, Gary W.; Duffy, Stephen J. (2005). Chemia środowiska: perspektywa globalna . Nowy Jork, NY: Oxford University Press. ISBN 0-19-927499-1 .