Kvantutbytet (Φ) beräknas genom att dividera antalet molekyler som reagerar eller mängden bildad produkt (P) med antalet fotoner som absorberas (n) av provet.
$$Φ =\frac{P}{n}$$
Kvantutbytet kan variera från 0 till 1, där ett kvantutbyte på 1 indikerar att varje absorberad foton resulterar i en kemisk reaktion, medan ett kvantutbyte på 0 indikerar att ingen reaktion sker trots att fotoner absorberas. Ett kvantutbyte större än 1 är möjligt i vissa fall, såsom kedjereaktioner där en enda foton kan initiera en serie reaktioner, vilket förstärker produktbildningen.
Faktorer som påverkar kvantutbytet:
- Ljusintensitet: Högre ljusintensitet ökar i allmänhet kvantutbytet tills en platå nås, bortom vilken reaktionshastigheten blir begränsad av andra faktorer.
- Ljusets våglängd: Kvantutbytet kan vara våglängdsberoende på grund av de specifika absorptionsegenskaperna hos reaktanterna och intermediärerna involverade i den fotokemiska reaktionen.
- Temperatur: Temperaturen kan påverka kvantutbytet genom att ändra hastigheten för konkurrerande reaktioner och stabiliteten hos intermediärer.
- Närvaro av inhibitorer eller katalysatorer: Föroreningar, inhibitorer eller katalysatorer kan påverka kvantutbytet genom att störa reaktionsvägen eller förändra effektiviteten av fotonutnyttjande.
Kvantutbytet ger värdefull information om effektiviteten av en fotokemisk reaktion och används inom olika områden som fotokemi, spektroskopi och fotosyntesforskning för att studera de grundläggande mekanismerna och optimera effektiviteten av ljusdrivna processer.
