Influencia del tipo de luz en las reacciones fotoquímicas por radicales libres

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Es sabido que el hidrógeno (H2) y el cloro (Cl2) reaccionan explosivamente para formar cloruro de hidrógeno (HCl) en lo que constituye una típica reacción vía radicales libres.

La reacción global es:

H2+ Cl2 → 2 HCl

En ausencia de luz, ambos reactantes pueden estar juntos sin reaccionar, pero cuando se ilumina la mezcla de gases con luz de energía superior a cierto umbral, se inicia una reacción en cadena vía radicales libres con sus características etapas de iniciación, propagación y terminación:

Iniciación:
Cl2 + hv → 2 Cl·

Propagación:
Cl· + H2 → HCl + H·
H· + Cl2 → HCl + Cl·

Terminación:
2 H· → H2
2 Cl· → Cl2
H· + Cl· → HCl

Nótese en la reacción global que entran dos moles de gases y salen otros tantos. Es decir, el volumen gaseoso no debería cambiar si se mantuviera la temperatura constante. Pero la reacción es exotérmica (-184.6 kJ/mol), lo que provoca un aumento de T y, por tanto del volumen de los gases, y eso explica la explosión.

Por otro lado, la reacción de iniciación es endotérmica, requiriéndose una energía de 243.36 kJ por mol de Cl2. Esa es la energía transportada por 1 mol de fotones de 491,5 nm de longitud de onda, es decir, fotones de la región violeta del espectro visible.

Por eso, la reacción no se inicia ni con luz roja, ni amarillo-anaranjada, ni verde ni azul, pero sí con los rayos de un led violeta/ultravioleta.

(Este vídeo tiene subtítulos en inglés que se pueden ver pulsando uno de los iconos de la esquina inferior derecha de la ventana del reproductor.)

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