O rendimento quântico (Φ) de um processo induzido por radiação é o número de vezes que um evento específico ocorre por fóton absorvido pelo sistema. O "evento" é tipicamente um tipo de reação química.
Aplicações
O rendimento quântico para a decomposição de uma molécula reagente em uma reação de decomposição é definida como:
O rendimento quântico pode também ser definido por outros eventos, tais como fluorescência:Lakowicz, Joseph R. Principles of Fluorescence Spectroscopy (Kluwer Academic / Plenum Publishers 1999) p.10. ISBN 978-0-387-31278-1
Aqui, rendimento quântico é a eficiência de emissão de um dado fluoróforo.
Exemplos
O rendimento quântico é usado na modelagem de fotossíntese:
Em um processo de fotodegradação química, quando uma molécula dissocia-se após absorver um quantum de luz, o rendimento quântico é o número de moléculas destruídas dividido pelo número de fótons absorvidos pelo sistema. Dado que nem todos os fótons são absorvidos produtivamente, o rendimento quântico típico será menor que 1.
Rendimentos quânticos menores que 1 são possíveis para reações em cadeia fotoinduzidas ou induzidas por radiação, na qual um único fóton pode acionar uma longa cadeia de transformações. Um exemplo é a reação de hidrogênio com cloro, na qual tanto quanto 106 moléculas de cloreto de hidrogênio pode ser formado por quantum de luz azul absorvida.Laidler K.J., Chemical Kinetics (3rd ed., Harper & Row 1987) p.289 ISBN 0-06-043862-2
Em espectroscopia óptica, o rendimento quântico é a probabilidade de que um dado estado quântico seja formado a partir do sistema inicialmente preparado em algum outro estado quântico. Por exemplo, um rendimento quântico de transição singleto a tripleto é a fração de moléculas que, após ser fotoexcitada em um estado singleto, cruza ao estado tripleto.
O rendimento quântico de fluorescência é definido como a razão do número de fótons emitidos sobre com o o número de fótons absorvidos. Experimentalmente, o rendimento quântico de fluorescência relativo pode ser determinado por medir-se a fluorescência de um fluoróforo de rendimento quântico conhecido com os mesmo parâmetros experimentais (comprimento de onda excitação, larguras de fenda, voltagem fotomultiplicadora, etc.) da substância em questão. O rendimento quântico é então calculado por:
onde é o rendimento quântico, Int é a área sob o pico de emissão(em uma escala de comprimento de onda), A é absorbância (também chamada "densidade óptica") no comprimento de onda na excitação, e n é o índice refrativo do solvente. O R subscrito denota os respectivos valores da substância referência.Albert M. Brouwer, Standards for photoluminescence quantum yield measurements in solution (IUPAC Technical Report), Pure Appl. Chem., Vol. 83, No. 12, pp. 2213–2228, 2011. doi:10.1351/PAC-REP-10-09-31.
Ver também Eficiência quântica
Categoria:Radiação Categoria:Espectroscopia Categoria:Fotoquímica