Фотохимия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Фотохи́мия — наука о химических превращениях, протекающих под действием света.

Содержание

1 Законы фотохимии
2 Электронные переходы в молекуле
3 Значение фотохимии
4 Литература

[править] Законы фотохимии

Фотохимические изменения происходят только под действием света, поглощаемого системой (закон Гротгуса-Дрепера, 1818—1843 гг.).
Каждый поглощенный фотон в первичном акте способен активировать только одну молекулу (закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна, 1912 г.).

Следующие два закона относятся в основном к фотохимии органических соединений и были сформулированы американским физиком М. Кашей.

При поглощении каждого фотона молекулой имеется определенная вероятность заселения или самого нижнего синглетного (с мультиплетностью 1) состояния, либо самого нижнего триплетного (с мультиплетностью 3) состояния.
В большинстве органических фотохимических процессов, протекающих в растворах, участвует либо первое возбужденное синглетное, либо первое возбужденное триплетное состояние.

[править] Электронные переходы в молекуле

Диапазон волн, представляющий практическую ценность для фотохимии, включает в себя ближний ультрафиолет, видимую область и ограничен с длинноволновой стороны началом ИК-области, то есть это интервал длин волн от 190 до примерно 700—800 нм.

В этом диапазоне наблюдается изменение электронной энергии молекулы при поглощении кванта света, что является определяющим процессом для инициирования химической реакции.

Структура энергетических уровней молекулы

Молекула, переходя в возбужденное состояние, способна терять избыток энергии либо путём излучения, либо безызлучательно, либо вступив в химическое превращение — на преодоление активационного барьера. На рисунке показаны возможные электронные переходы, пунктиром обозначены те, которые происходят без излучения:

Возбуждение
Флуоресценция
Интеркомбинационная конверсия из состояния S₁ в T₁
Фосфоресценция
Интеркомбинационная конверсия из состояния T₁ в S₀

Процесс фотохимического превращения можно разделить на три стадии:

акт поглощения, при котором образуется электронно-возбуждённое состояние;
первичные фотохимические процессы, в которых участвуют электронно-возбуждённые состояния;
вторичные, или темновые реакции различных химических веществ, образующися в результате первчных процессов.

[править] Значение фотохимии

Многие важнейшие процессы, происходящие в окружающей среде и в нас самих, имеют фотохимическую природу. Достаточно назвать такие явления, как фотосинтез, зрение и образование озона в атмосфере под действием УФ-облучения.