Actinómetro

Un actinómetro es un instrumento que puede medir la potencia calorífica de la radiación . Los actinómetros se utilizan en meteorología para medir la radiación solar como piranómetros , pirheliómetros y radiómetros netos .

Un actinómetro es un sistema químico o un dispositivo físico que determina la cantidad de fotones en un haz, ya sea de forma integral o por unidad de tiempo. Este término se aplica comúnmente a dispositivos utilizados en los rangos de longitud de onda ultravioleta y visible. Por ejemplo, las soluciones de oxalato de hierro(III) pueden utilizarse como actinómetro químico, mientras que los bolómetros , las termopilas y los fotodiodos son dispositivos físicos que proporcionan una lectura que puede correlacionarse con la cantidad de fotones detectados.

El físico suizo Horace-Bénédict de Saussure inventó una versión primitiva a finales del siglo XVIII. Su diseño utilizaba un termómetro ennegrecido encerrado en una esfera de vidrio para medir la radiación solar, al que denominó "heliotermómetro". Este instrumento se considera una de las primeras herramientas para medir sistemáticamente la intensidad solar.

John Herschel perfeccionó los actinómetros en el siglo XIX, incluyendo un diseño que utilizaba reacciones fotoquímicas para medir la intensidad de la luz solar, lo que representó un avance significativo. El actinómetro de Herschel consistía en observar la velocidad de una reacción química bajo la luz solar, lo que permitía una cuantificación más precisa de la energía solar. La versión de Herschel fue influyente y contribuyó a estandarizar las mediciones de energía solar. Herschel introdujo el término actinómetro , el primero de muchos usos del prefijo actina para instrumentos, efectos y procesos científicos. ^{[ 1 ]}

El actinógrafo es un dispositivo relacionado que se utiliza para estimar la potencia actínica de la iluminación en fotografía.

La actinometría química consiste en medir el flujo radiante a través del rendimiento de una reacción química. Este proceso requiere una sustancia química con un rendimiento cuántico conocido y productos de reacción fácilmente analizables.

La actinometría relativa (a veces también llamada actinometría comparativa) es una técnica frecuentemente utilizada para determinar los rendimientos cuánticos de formación de estados excitados triplete mediante comparación con un compuesto de referencia bien conocido. ^{[ 8 ]} El compuesto de referencia (por ejemplo, [Ru(bpy) ₃ ] ²⁺ ) ^{[ 9 ]} y el compuesto de interés deben prepararse por separado en cubetas idénticas de manera que cada uno tenga la misma absorbancia a la longitud de onda de excitación elegida para el experimento. Esto significa que, tras la excitación, el mismo número de moléculas se promoverá al estado excitado, dado que las condiciones experimentales son idénticas. El compuesto de referencia forma un fotoproducto con un rendimiento cuántico de formación y un coeficiente de absorción molar bien caracterizados. Esto permite calcular el rendimiento cuántico de formación o el coeficiente de absorción molar para el fotoproducto del compuesto de interés. Por ejemplo, al utilizar espectroscopia de absorción transitoria , se puede calcular el rendimiento cuántico de formación.${\displaystyle \Phi _{x}}$del fotoproducto de un determinado compuesto caracterizado por un coeficiente de absorción molar diferencial${\displaystyle \Delta \varepsilon _{x}(\lambda _{1})}$:

${\displaystyle \Phi _{x}=\Phi _{ref}\cdot {\frac {\Delta A_{x}(\lambda _{1})}{\Delta \varepsilon _{x}(\lambda _{1})}}\cdot {\frac {\Delta \varepsilon _{ref}(\lambda _{2})}{\Delta A_{ref}(\lambda _{2})}}\cdot {\frac {1-10^{-A_{ref}(\lambda _{ex})}}{1-10^{-A_{x}(\lambda _{ex})}}}}$

Tenga en cuenta que en general${\displaystyle \Delta \varepsilon }$significa la diferencia en los coeficientes de absorción molar que contribuyen antes y después de la excitación, de modo que${\displaystyle \Delta \varepsilon =\varepsilon _{después}-\varepsilon _{antes}}$.${\displaystyle \Delta A_{x}(\lambda _{1})}$y${\displaystyle \Delta A_{ref}(\lambda _{2})}$son las diferencias de absorbancia observadas para el compuesto de interés y el compuesto de referencia, respectivamente, para las longitudes de onda relevantes. El rendimiento cuántico de formación${\displaystyle \Phi _{ref}}$así como el coeficiente de absorción molar diferencial${\displaystyle \Delta \varepsilon _{ref}(\lambda _{2})}$El valor asociado al compuesto de referencia debe conocerse antes del experimento. El último término de la ecuación sirve como corrección si las absorbancias estacionarias de las soluciones preparadas no son exactamente iguales; sin embargo, no debe alejarse mucho de la unidad. La energía de excitación debe ser lo suficientemente baja para evitar efectos no lineales como la absorción multifotónica. Esta técnica permite caracterizar ciertos fotoproductos sin calcular explícitamente el número de fotones absorbidos, aprovechando que las imperfecciones de la medición contribuyen de la misma manera tanto para el compuesto de interés como para el de referencia, por lo que se compensan eficazmente.

• Actinógrafo