Distribución y transferencia de energía en laseres químicos de HF resultados experimentales - Bollati, Lorenzo Andres Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas ([s. n.], 1988)
El principal interés para la cinética química es la determinación de la rapidez con que un determinado proceso se produce. Cualquier reacción química tanto corno los procesos físicos involucrados en la colisión de especies idénticas o distintas y los procesos radiactivos espontáneos o inducidos, pueden caracterizarse por una constante de velocidad. Cualquier sistema físico-químico evoluciona desde un estado inicial a uno final en un determinado tiempo, alcanzando finalmente un estado de equilibrio, esta situación es llamada equilibrio térmico y está representada por una única temperatura, denominada temperatura traslacional. Un sistema en equilibrio térmico, presenta una determinada relación entre un estado excitado (estado i) y otro de menor energía M. Esta es la conocida ecuación de Boltzmann: N. = N exp (- (E - E )/k T) - f t f donde E y E,, son las energías inicial y final respectivamente, k es la constante de Boltzrnann y T es la temperatura traslacional o temperatura del sistema. Una reacción que se produce con liberación de calor puede canalizar este exceso de energía en sus productos, de tal modo que ésta puede volcarse (por ejemplo en el caso que los productos sean moleculares) en modos vibracionales, rotacionales y/o velocidad de traslación de las especies originadas. A este proceso de excitación que produce una reacción química, se lo denomina "bombeo químico". Aunque los procesos colisionales degraden finalmente el exceso de energía vibracional y rotacional a transiacional, existe la posibilidad de analizar la reacción a medida que se va produciendo (tiempos del orden del use o menores), y puede observarse que los productos "nacen" con cierto grado de excitación. En conjunto, estos presentarán una distribución inicial" ( a un tiempo en donde los procesos colisionales no se hayan producido) que diferirá radicalmente de la del equilibrio térmico, existiendo la posibilidad de que la cantidad de moléculas que se originen en un nivel excitado especifico (llamada población del nivel) sea mayor que las originadas en otro estado de menor energía lo que posibilitará que las especies de mayor energía decaigan a un nivel inferior emitiendo fotones de una determinada frecuencia, dada por la diferencia de energía entre los dos estados. En epocas anteriores al advenimiento del láser, los experimentos y teorías se enfocaban generalmente hacia el análisis de la constante de velocidad para una reacción química y su variación con la temperatura y otros parámetros. En la década del 60 se descubre y comienza a estudiar la emisión láser originada por la distribución particular de la energía en los productos de una reacción quimica. La mayoria de las reacciones químicas transforman parte (en algunos casos prácticamente la totalidad) de su exotermicidad en grados de libertad electrónicos, vibracionales y rotacionales de la molécula (o átomo) originados en el proceso. La diferencia fundamental con respecto a un sistema en equilibrio térmico y uno que posibilita que ocurra emisión láser, es el marcado desequilibrio originado por el bombeo químico.