Фотохимия

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

Фотохи́мия — часть химии высоких энергий, раздел физической химии — изучает химические превращения (химия возбужденных состояний молекул, фотохимические реакции), протекающие под действием света в диапазоне от дальнего ультрафиолета до инфракрасного излучения[1].

Законы фотохимии[править | править вики-текст]

  • 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 украинского происхождения 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 состояния.

Электронные переходы в молекуле[править | править вики-текст]

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:

  1. Возбуждение.
  2. Флуоресценция (переход из состояния S1 в S0 c излучением).
  3. Интеркомбинационная конверсия из состояния S1 в S0 без излучения.
  4. Интеркомбинационная конверсия из состояния S1 в T1.
  5. Фосфоресценция (переход из состояния Т1 в S0 c излучением).
  6. Интеркомбинационная конверсия из состояния T1 в S0.

Процесс фотохимического превращения можно разделить на три стадии:

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

Значение фотохимии[править | править вики-текст]

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.

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. photochemistry // IUPAC Gold Book

Литература[править | править вики-текст]

Н. Турро. Молекулярная фотохимия. М.:"Мир", 1967.