Ley Fundamental de la Fotoquímica (Experimento IV de V)

La ley de Grotthus-Draper, también conocida como ley fundamental de la Fotoquímica, establece que los cambios producidos en una reacción fotoquímica sólo se deben a los fotones absorbidos por el reactivo. Es decir, si un reactivo se irradia con luz de una longitud de onda concreta, jamás se podrá producir una reacción fotoquímica si el reactivo no absorbe esta luz. Para probar esta ley se puede recurrir a la reacción de descomposición del ferrioxalato potásico:

La liberación de iones Fe(II) se puede seguir añadiendo al medio de reacción un ligando complejante como 1,10-fenantrolina, que da lugar a un compuesto de coordinación de color naranja-rojizo. Este proceso es especialmente vistoso ya que se parte de una disolución de color verde (ferrioxalato sin liberación de Fe(II)) y se termina en otra de color rojizo, pasando por un intermedio amarillo, un tránsito que recuerda a las luces de un semáforo (Figura 4.1)

Figura 4.1. Evolución temporal (de izquierda a derecha) de una disolución

de ferrioxalato potásico con 1,10-fenantrolina bajo luz solar ambiente. (Fuente: Elaboración propia)

Tabla 1. % de fotones absorbidos para una disolución 0,15 M de K₃[Fe(CN)₆].

Luz	% fotones absorbidos
Azul (460 nm)	85
Verde (515 nm)	15
Roja (638 nm)	<2

Los iones Fe(II) liberados también pueden reaccionar con K₃[Fe(CN)₆] para formar un compuesto azul, base del colorante Azul de Prusia. El ferrioxalato potásico se caracteriza por presentar losporcentajes de absorción de fotones a diferentes longitudes de onda que se muestran en la Tabla 1.

La ley de Grotthus-Draper puede ponerse de manifiesto si viales conteniendo una disolución de ferrioxalato potásico y ferricianuro potásico se irradian en presencia de luz de diferentes longitudes de onda: azul, verde y roja. A igualdad de tiempos de irradiación, con la luz azul el ferrioxalato potásico absorberá un porcentaje elevado de los fotones incidentes y se descompondrá siguiendo las reacciones [1] y [2], liberando gran cantidad de iones Fe(II) que reaccionarán con el ferricianuro potásico y permitirán obtener el compuesto de marcado color azulado. Con la luz roja, al absorber el ferrioxalato potásico muy pocos fotones apenas se liberan iones Fe(II) y la reacción no progresa. Con la luz verde se obtiene una situación intermedia de acuerdo con el porcentaje de fotones absorbidos (Figura 4.2).

Figura 4.2. Evolución de la mezcla de ferrioxalato potásico y ferricianuro potásico en

ausencia de luz (1), bajo luz roja (2), luz verde (3) y luz azul (4). (Fuente: Elaboración propia)