El rendimiento cuántico (Φ o φ), también conocido como rendimiento fotoquímico, de una reacción inducida por la radiación es el número de veces que se produce un proceso concreto por cada fotón absorbido por el sistema.
El proceso citado es habitualmente algún tipo de reacción química.
El rendimiento cuántico se define[1] tal que
mero de fotones absorbidos
{\displaystyle \phi ={\frac {{\text{n}}{\rm {{\acute {u}}{\text{mero de eventos definidos}}}}}{{\text{n}}{\rm {{\acute {u}}{\text{mero de fotones absorbidos}}}}}}}
mero de fotones absorbidos
{\displaystyle \phi ={\frac {{\text{n}}{\rm {{\acute {u}}{\text{mero de mol}}{\acute {e}}{\text{culas descompuestas}}}}}{{\text{n}}{\rm {{\acute {u}}{\text{mero de fotones absorbidos}}}}}}}
Para una reacción fotoquímica, el rendimiento también se puede definir[2] tal que
También puede ser definido para otros procesos, como la fluorescencia:[3]
{\displaystyle \Phi ={\frac {{\text{n}}{\rm {{\acute {u}}{\text{mero de fotones emitidos}}}}}{{\text{n}}{\rm {{\acute {u}}{\text{mero de fotones absorbidos}}}}}}}
Dado que no todos los fotones son absorbidos de forma efectiva, el rendimiento cuántico será normalmente un número menor que 1.
Rendimientos cuánticos mayores que 1 son posibles para reacciones en cadena inducidas por la luz u otra radiación, en las que un único fotón puede provocar una larga cadena de transformaciones.
Un ejemplo es la reacción del hidrógeno con el cloro, en la que pueden llegar a formarse 106 moléculas de cloruro de hidrógeno por cada cuanto de la luz azul absorbida.
Por ejemplo, la fracción de moléculas que, después de ser fotoexcitadas, pasan de producir una línea simple en un espectro luminoso a generar tripletes.
El rendimiento cuántico de fluorescencia se define como la proporción del número de fotones emitidos respecto al número de fotones absorbidos.
es el rendimiento cuántico, Int es el área bajo el pico de emisión (en una escala de longitud de onda), A es la absorbancia (también denominada «densidad óptica») en la longitud de onda de excitación, y n es el índice refractivo del disolvente.