Фотодиссоциация

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск

Фотодиссоциация (или фотолиз) — химическая реакция, при которой химические соединения разлагаются под действием фотонов электромагнитного излучения.

Для этого процесса принципиальное значение имеет так называемая энергия активации — свойство участвующей в процессе молекулы — и превышение этой энергии энергией взаимодействующего фотона.

Роль в фотосинтезе[править | править вики-текст]

Фотолиз является частью фотосинтеза, которая протекает в гранах хлоропластов. При фотолизе свет, поглощенный хлорофиллом превращается в химическую энергию, которая затем используется для разложения воды на водород и кислород. Кислород выделяется в виде побочного продукта, а водород связывается с коферментом НАДФ с образованием НАДФH2.

Фотолиз в атмосфере[править | править вики-текст]

Фотолиз также протекает в атмосфере как часть последовательности реакций в ходе которой первичные загрязняющие вещества, такие как углеводороды и оксиды азота, взаимодействуют с образованием вторичных загрязняющих веществ, таких как пероксиацилнитраты. См. подробнее статью смог.

Две важнейших реакции фотодиссоциации в тропосфере[править | править вики-текст]

Первая:

O3 + hν → O2 + O(1D) λ < 320 nm

в ходе которой генерируется возбужденный атомарный кислород, который при дальнейшей реакции с водой даёт радикал гидроксила:

O(1D) + H2O → 2OH

Гидроксил-радикал является ключевым в химии атмосферы, как инициатор окисления углеводородов в атмосфере, а также действующий как моющее средство.

Вторая:

NO2 + hν → NO + O

-ключевая реакция при образовании тропосферного озона.

Образование озонового слоя также связано с фотодиссоциацией. Озон в стратосфере Земли образуется под воздействием ультрафиолета на кислородную молекулу, содержащую два атома кислорода (O2), которая разлагается на индивидуальные атомы (атомарный кислород). Атомарный кислород затем взаимодействует с неразрушенным O2 с образованием озона, O3.
Фотолитическим является процесс разрушения хлорфторуглеводородов в верхних слоях атмосферы с образованием озоноразрушающих свободных радикалов хлора.

Фотография[править | править вики-текст]

Фотолиз галогенидов серебра является ключевой реакцией в плёночной фотографии и приводит к формированию скрытого изображения в фотоматериалах.

Астрофизика[править | править вики-текст]

В астрофизике фотодиссоциация является одним из важнейших процессов разрушения и образования новых молекул. В вакууме межзвёздного пространства, молекулы и свободные радикалы могут существовать длительное время. Скорость фотодиссоциации очень важна для изучения состава межзвёздного вещества из которого образуются звёзды.

Типичный пример реакции фотолиза в межзвёздном пространстве (h\nu — обозначение кванта света, фотона):

H_2O + h\nu \rightarrow H + OH
CH_4 +h\nu \rightarrow CH_3 + H

Многофотонная диссоциация[править | править вики-текст]

В сравнении с ультрафиолетом или другими фотонами высоких энергий, энергии одиночных фотонов инфракрасного спектрального диапазона обычно недостаточно для прямой фотодиссоциации молекул. Однако, после поглощения серии инфракрасных фотонов молекула может прирастить свою внутреннюю энергию до уровня, превышающего порог диссоциации. Многофотонная диссоциация может быть достигнута при использовании лазеров высоких энергий, таких как углекислотный лазер, лазер на свободных электронах, или при длительном времени взаимодействия молекул с потоком излучения без возможности быстрого охлаждения. Последний метод позволяет добиваться многофотонной диссоциации даже под воздействием излучения с непрерывным спектром.

Флэш-фотолиз[править | править вики-текст]

Флэш-фотолиз — метод, при котором импульс лазера продолжительностью несколько наносекунд (пикосекунд, фемтосекунд) возбуждается лампой-вспышкой. Метод разработан в 1949 году М. Эйгеном, Р. Норришем и Дж. Портером, удостоенными Нобелевской премии по химии в 1967 году за это открытие.

См. также[править | править вики-текст]