додати матеріал

приховати рекламу

Фотохімія

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

, Наука про хімічних перетвореннях речовин під дейтсвуют електромагнітного випромінювання - ближнього ультрафіолетового (100-400 нм), видимого (400-800 нм) і ближнього інфракраснонго (0,8 - 1,5 мкм).

Дослідження хімічного дії випромінювання на різні речовини і спроби його теоретичного тлумачення починаються з кінця XVIII ст., Коли Дж. Сенеба висловив припущення про те, що необхідна для досягнення певного хімічного ефекту тривалість дії світла обернено пропорційна його інтенсивності. У 19 ст. паралельно відбувалося відкриття нових реакцій органічних і неорганічних речовин під дією світла і фізичні та хімічні дослідження механізму та природи фотохміческіхой реакції. У 1818 Т. Гроттус відкинув гіпотезу про тепловій дії світла, припустив аналогію у впливі на речовину світла і електрики і сформулював принцип, згідно з яким причиною хміческого дії може 6ить тільки той світ, який поглинається речовиною (закон Гротгус). Подальшими дослідженнями було встановлено, що кількість продукту фотохміческіхой реакції пропорційно добутку інтенсивності випромінювання на час його дії (Р. Бунзен і Г. Роско, 1862) і що необхідно враховувати інтенсивність тільки поглиненого, а не всього падаючого на речовину випромінювання (Я. Вант-Гофф , 1904). Одне з найважливіших досягнень фотохімії - винахід фотографії (1839), заснованої на фотохміческіхом розкладанні галогенідів срібла.

Принципово новий етап у розвитку фотохімії почався в 20 ст. і пов'язаний з появою квантової теорії і розвитком спектроскопії. А. Ейнштейн (1912) сформулював закон квантової еквівалентності, згідно з яким кожен поглинений фотон викликає речовиною первинне зміна (збудження, іонізацію) однієї молекули чи атома. Внаслідок конкуренції хміческіх реакцій збуджених молекул і процесів їх дезактивації, а також зворотного перетворення нестабільних первинних продуктів у вихідне речовина, хміческого перетворення зазнає, як правило, лише деяка частка збуджених молекул. Відношення числа зазнали перетворення молекул до числа поглинутих фотонів називається квантовим виходом фотохміческіхой реакції. Квантовий вихід, як правило, менше одиниці, а проте в разі, напр., Ланцюгових реакцій він може у багато разів (навіть на кілька порядків) перевищувати одиницю.

У Росії важливе значення мали на початку ХХ ст. роботи П.П. Лазарєва в області фотохімії барвників і кінетики фотохміческіх реакцій. У 40-і рр.. О.М. Теренін була висловлена ​​гіпотеза про триплетної природі фосфоресцентним стану, що грає важливу роль в фотохміческіх реакціях, і відкрито явище триплет-триплетного перенесення енергії, що становить основу одного з механізмів фотосенсибілізації хміческіх реакцій.

Використання досягнень квантової хімії, спектроскопії, хміческой кінетики, а також поява нових експериментальних методів дослідження, в першу чергу методів вивчення дуже швидких (до 10 "12 с) процесів і короткоживучих проміжних речовин, дозволило розвинути детальні уявлення про закони взаємодії фотонів з атомами й молекулами , природі збуджених електронних станів молекул, механізмах фотофизические і фотохміческіх процесів. Фотохміческіе реакції протікають, як правило, з порушених електронних станів молекул, що утворюються при поглинанні фотона молекулою, що знаходиться в основному (стабільному) електронному стані. Якщо інтенсивність світла дуже велика [більше 10м фотонів / (з-см2)], то шляхом поглинання двох або більше фотонів можуть заселятися вищі порушені електронні стани і спостерігаються двох-і многофотонной фотохміческіе реакції (Двухквантовие реакції, многофотонной процеси). Збуджені стани не є лише "гарячої" модифікацією їх основного стану, несучої надлишкову енергію, а відрізняються від основного стану електронної структурою, геометрією, хімічної властивостями. Тому при порушенні молекул відбуваються не тільки кількісні, але і якостей, зміни їх хімічної поведінки. Первинні продукти реакцій збуджених молекул (іони, радикали, ізомери і т.п .) найчастіше є нестабільними і перетворюються в кінцеві продукти в результаті серії звичайних термічних хімічних реакцій.

Для якостей, і кількостей, дослідження продуктів використовують всілякі аналітичні методи, у т. ч. оптичної спектроскопію та радіоспектроскопії. Для визначення дози опромінення і квантових виходів застосовують актинометри. Властивості короткоживучих збуджених станів зазвичай вивчають методами оптичної емісійної (флуоресцентної і фосфоресцентним) і абсорбційної спектроскопії. Особливо важливе значення для дослідження механізмів фотохміческіх реакцій мають імпульсні методи: імпульсний фотоліз, лазерна спектроскопія та ін (див. Люмінесцентний аналіз). Ці методи дозволяють вивчати кінетику первинних реакцій збуджених молекул, нестабільні промежут. продукти і кінетику їх перетворень. Фотохміческіе методи застосовують і для дослідження звичайних термічних реакцій радикалів, іонів і ін проміжних речовин. Важливу інформацію про механізми фотохімії дають радиоспекототроскопические методи, засновані на динамічній поляризації ядер і електронів (Хімічна поляризація ядер).

У сучасній виділяють наступні розділи: фотохімія малих молекул, що дозволяє з'ясувати динаміку елементарного акту в збуджених електронних станах молекул; органічних і неорганічних фотохімії, які вивчають фотоперетворення відповідних хміческіх сполук і методи фотохміческого синтезу; механістичну (фізичну) фотохімії, що вивчає механізми і кінетичні закономірності фотохміческіх реакцій і тісно пов'язана з фотофізікой, хімічної кінетикою, квантової хімією, теорією будови молекул і ін розділами фізичні хімії.

Важливі практичні застосування фотохімії пов'язані з фотографією, фотолитографией та ін процесами запису й обробки інформації, промисловому і лабараторного синтезом органічних і неорганічних речовин (фото-нітрозірованіе циклогексану з метою отримання капролакототама, синтез вітамінів групи D, напружених поліцікліч. Структур тощо), синтезом і модифікацією полімерних матеріалів (фотополімеризація, фотомодифікація і фотодеструкцією полімерів), квантової електронікою (фотохміческіх лазери, затвори, модулятори), мікроелектронікою (фоторезиста), перетворенням сонячної енергії у хімічну.

Фотохміческіх процеси відіграють дуже важливу роль у природі. Біол. фотосинтез забезпечує існування життя на Землі. Переважну частину інформації про навколишній світ людина і більшість тварин отримують за допомогою зору, заснованого на фотоизомеризации родопсину, яка запускає ланцюг ферментативних процесів посилення сигналу і тим самим забезпечує надзвичайно високу чутливість аж до реєстрації окремих фотонів. Озон утворюється у верх. шарах атмосфери з кисню під дією короткохвильового (

Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Виробництво і технології | Доповідь | 13.8кб. | скачати
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru