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CURSO : Fotofisica y Fotoquimica Aplicada
TRADUCCION : Applied Photophysics and Photochemistry
SIGLA : QPG3384
CREDITOS : 10 UC / 6 SCT
MODULOS : 2 modulos semanales
REQUISITOS : sin requisitos
CONECTOR : no aplica
RESTRICCIONES : Doctorado UC
CARACTER : Optativo
TIPO : Teorico-practico
CALIFICACION : Estandar (calificacion de 1.0 a 7.0)
PROFESOR : Dr. Denis Fuentealba (UC)
Dra. Nancy Pizarro (UNAB)
Dr. German Gunther (U. Chile)
DISCIPLINA : Quimica Fisica



I.DESCRIPCION

Este curso es de caracter electivo y comprende temas relacionados con conceptos fundamentales de Fotofisica y Fotoquimica, y sus potenciales aplicaciones a problemas de interes quimico actuales. Parte importante del contenido del curso se dedicara a la identificacion de estados excitados generados por transiciones electronicas en moleculas luego de absorber luz (radiacion electromagnetica) y su posterior evolucion o desactivacion. El curso considera una revision de los principales modelos teoricos e incluye metodologias experimentales para un mejor entendimiento de los procesos fotofisicos y fotoquimicos de diversos sistemas organicos, inorganicos o hibridos.


II.OBJETIVOS

Objetivo General: Aplicar conocimientos teoricos, practicos, actualizados y especializados a la descripcion de problemas asociados a procesos fotofisicos y fotoquimicos de diversos sistemas organicos, inorganicos o hibridos (Fotosensibilizadores, Fotocatalisis, Conversion de Energia, entre otros).

Objetivos Especificos:
- Comprender los conceptos fundamentales acerca de los estados excitados, configuraciones y orbitales electronicos de las moleculas organicas.
- Comprender y describir las diferentes transiciones posibles entre los estados de las moleculas.
- Conocer los diferentes procesos de absorcion y emision de luz que experimentan las moleculas (ejemplos fluorescencia y fosforescencia).
- Comprender y describir los procesos de transferencia de energia que experimentan las moleculas (ejemplos fotosensibilizacion y aplicacion a terapia fotodinamica).
- Aplicar los conceptos de estados excitados y reacciones fotoquimicas a sistemas organicos, inorganicos e hibridos (ejemplos fotodegradacion de contaminantes, fototerapias, conversion de energia, entre otros).
- Analizar resultados experimentales de fotofisica en base a los conceptos vistos en el curso.


III.CONTENIDOS

Unidad 1.: FOTOQUIMICA DE MOLECULAS ORGANICAS (1/15 semanas)
Estados excitados de moleculas organicas. Diagramas de estados energeticos. Geometria nuclear de estados electronicamente excitados. Superficies de energia potencial.

Unidad 2.: ESTADOS, CONFIGURACIONES Y ORBITALES ELECTRONICOS (1/15 semanas)
Funciones de onda y estructura molecular. La aproximacion de Born-Oppenheimer. Operadores de mecanica cuantica. Orbitales atomicos y moleculares. Configuracion del estado basal. Construccion de estados electronicos desde configuraciones electronicas. Estados singulete y triplete.

Unidad 3.: TRANSICIONES ENTRE ESTADOS (1/15 semanas)
Dinamica quimica de la transicion entre estados. Dinamica clasica. Dinamica Cuantica. Probabilidades de transicion. Movimiento nuclear y estados vibronicos. Interconversion singulete-triplete.

Unidad 4.: SUPERFICIES DE ENERGIA POTENCIAL (1/15 semanas)
Curvas y superficies de energia potencial. Movimiento de una particula clasica sobre una superficie. Transiciones entre superficies de energia potencial. El principio de Franck-Condon y transiciones radiativas y no-radiativas.

Unidad 5.: TRANSICIONES RADIATIVAS. ABSORCION Y EMISION DE LUZ (2/15 semanas)
Espectros de absorcion y de emision de moleculas organicas. La naturaleza dual de la luz. Mezcla de estados. Acoplamiento espin-orbita y transiciones radiativas prohibidas por espin. Fluorescencia y Fosforescencia.

Unidad 6.: TRANSICIONES NO-RADIATIVAS. (2/15 semanas)
Transiciones no-radiativas fotofisicas como una forma de relajacion electronica. Relacion de velocidades y eficiencias de transiciones no radiativas con la estructura molecular. Conversion Interna. Cruce entre sistemas.

Unidad 7.: TRANSFERENCIA DE ENERGIA. (2/15 semanas)
Descripcion con superficies de energia. Integrales de recubrimiento espectral: Mecanismo radiativo. Transferencia de energia no radiativa. Fotosensibilizacion y Desactivacion en fotoquimica organica.

Unidad 8.: REACCIONES FOTOQUIMICAS. (1/15 semanas)
Mecanismos de reaccion. Fotoadiciones y fotosustituciones. Cicloadiciones. Isomerizaciones y reordenamientos. Fotofragmentaciones. Oxigeno singulete. Reacciones quimioluminiscentes.

Unidad 9.: ELEMENTOS DE FOTOQUIMICA INORGANICA (2/15 semanas)
Quimica de Coordinacion. Compuestos Organometalicos y sus estados excitados. Terminos Espectroscopicos. Tipos de Transiciones. Ejemplos y Aplicaciones.

Unidad 10.: TRABAJOS PRACTICOS DE LABORATORIO Y SEMINARIOS. (2/15 semanas)


IV.METODOLOGIA

Las estrategias de ensen?anza-aprendizaje desarrolladas en la asignatura son las siguientes:

- Clases expositivas
- Resolucion de problemas y/o Seminarios.
- Practicos de Laboratorio e Informes


V.EVALUACION

Una prueba escrita (50%), 3 tareas (10% cada una) y 2 informes de laboratorio (10% cada uno).


VI.BIBLIOGRAFIA

Bibliografia Obligatoria:

- Principles of Fluorescence Spectroscopy, J. R. Lakowicz, 3a Ed., Springer, 2006.
- Principles of Molecular Photochemistry, N. Turro, University Science Books, 2009.
- Photochemistry and Photophysics of Metal Complexes, D. M. Roundhill, 1994.

Bibliografia Complementaria:
- Articulos cientificos recientes publicados en revistas de corriente principal en el campo de los contenidos a abordar en el curso.