En química , 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 (por ejemplo, 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, 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 tóxico a nivel del suelo ( O3 ) . El oxígeno molecular ( O2 ) también sirve como fotoiniciador en la estratosfera, descomponiéndose en oxígeno atómico y combinándose con O2 para formar el ozono en la capa de ozono .
Los fotoiniciadores pueden crear especies reactivas por diferentes vías, entre ellas la fotodisociación y la transferencia de electrones . Como ejemplo de disociación, el peróxido de hidrógeno puede sufrir una escisión homolítica, en la que el enlace O−O se escinde para formar dos radicales hidroxilo .
Ciertos compuestos azoicos (como el azobisisobutironitrilo ) también pueden escindirse fotolíticamente, formando dos radicales alquilo y gas nitrógeno:
Estos radicales libres ahora pueden promover otras reacciones.
Como el oxígeno molecular puede extraer átomos de H de ciertos radicales, se crea fácilmente el radical HOO·. Este radical en particular puede extraer 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, el HOO puede reaccionar con átomos de oxígeno libres para producir un radical hidroxilo (·OH) y gas oxígeno. En ambos casos, los radicales ·OH formados pueden servir para oxidar compuestos orgánicos en la atmósfera. [1]
El dióxido de nitrógeno también puede ser escindido fotolíticamente por fotones de longitud de onda inferior a 400 nm [2] produciendo oxígeno atómico y óxido nítrico .
El oxígeno atómico es una especie altamente reactiva y puede abstraer un átomo de H de cualquier cosa, incluso del agua.
El dióxido de nitrógeno se puede regenerar a través de una reacción entre ciertos radicales que contienen peróxido y NO.
En la estratosfera, el oxígeno molecular (O2 ) es un fotoiniciador importante 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. [3]
El oxígeno atómico puede luego combinarse con más oxígeno molecular para formar ozono.
Sin embargo, el ozono también puede fotolizarse nuevamente en O y O 2 .
Además, el oxígeno atómico y el ozono pueden combinarse para formar O 2 .
Este conjunto de reacciones regula la producción de ozono y puede combinarse para calcular su concentración de equilibrio.
El azobisisobutironitrilo es un polvo blanco que se utiliza a menudo como fotoiniciador para polímeros a base de vinilo, como el cloruro de polivinilo , también conocido como PVC. Debido a que este fotoiniciador en particular produce gas nitrógeno (N2 ) al descomponerse, se utiliza a menudo como agente espumante para cambiar la forma o la textura de los plásticos.
El 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 gas oxígeno al descomponerse, lo que le otorga a este compuesto también una gran cantidad de usos médicos. [4]
Al entrar en contacto con la piel, el peróxido de benzoilo se descompone y produce, entre otras cosas, gas oxígeno. El gas oxígeno se absorbe en los poros de la piel, donde mata la bacteria Cutibacterium acnes que causa el acné .
Además, los radicales libres producidos pueden descomponer las células cutáneas muertas. La eliminación de estas células muertas previene la obstrucción de los poros y, por extensión, la aparición de acné. [5]
![Ejemplo de polimerización de acrilato mediante fotoiniciación por radicales. Este tipo de hidrogel se utiliza a veces para biosensores, ya que las condiciones utilizadas son relativamente suaves para las proteínas, lo que les permite quedar atrapadas en el hidrogel, al tiempo que conservan su funcionalidad, y son lo suficientemente porosas para permitir la difusión de moléculas pequeñas.[6]](http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/2/2f/Photoinititaed_polymerization.svg/1280px-Photoinititaed_polymerization.svg.png)
La canforquinona (CQ) es un fotosensibilizador que se utiliza con un sistema de aminas y que genera radicales primarios con la irradiación de luz. Estos electrones libres atacan los enlaces dobles de los monómeros de resina, lo que da lugar a 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 (BAPO Bis(2,4,6-trimetilbenzoil)-fenilfosfinaóxido) es un fotoiniciador de tipo Norrish utilizado en procesos de polimerización como la polimerización de dos fotones . [7] Cuando se expone a la luz forma cuatro radicales (2, 3, 5) por molécula descompuesta (1), lo que lo hace muy eficiente para iniciar la polimerización. El segundo conjunto de radicales se forma a través de abstracción o transferencia de cadena, impulsando aún más la reacción. [8]