13.3 Фотохімічні реакції

Фотохімічниминазиваються реакції, що перебігають під дією світлової енергії. Фотохімічні реакції поширені в природі, достатньо згадати фотосинтез, який відбувається в зелених рослинах. Фотохімічні реакції широко застосовуються в техніці, наприклад у фотографії, в фотометричних методах аналізу тощо.

Швидкість фотохімічних реакцій на відміну від звичайних термічних реакцій не залежить від температури. Енергія активація, яка необхідна для перебігу таких реакцій, надається під час поглинання молекулами квантів світла, тобто їх швидкість залежить від інтенсивності поглинутого реагентами світла.

Механізм фотохімічних реакцій складається з декількох стадій, одна з яких перебігає за участю світлових або ультрафіолетових променів. Під час перебігу фотохімічних реакцій можна спостерігати такі явища:

– збудження атомів Е + hv  Е^;

– дисоціація молекул на радикали Е₂ + hv  2Е^;

– іонізація атомів або молекул Е + hv  Е⁺ + ē.

Іноді енергія збуджених атомів, молекул або радикалів розсіюється у вигляді світлової енергії: часточки при цьому миттєво дезактивуються і повертаються в первісний стан. Таке випромінювання світла називається флуоресценцією. Флуоресценцію можна спостерігати під час окиснення фосфору. Деякі органічні сполуки під час освітлення їх ультрафіолетовими променями починають світитися характерним для них світлом. На цьому явищі ґрунтується люмінесцентний метод аналізу харчових продуктів.

Перебіг фотохімічних реакцій підлягає законам фотохімії.

Закон Гротгуса – “Активним, тобто здатним викликати фотохімічну реакцію, може бути тільки те випромінювання, яке поглинається реагуючими речовинами”.

Закон Бугера-Ламберта-Бера –“Здатність реакційної суміші поглинати світлову енергію прямо пропорційна кількості молекул, що поглинають світло, і товщині шару цієї суміші”. Здатність середовища поглинати сонячні промені характеризується оптичною густиною D.

Оптична густина розчинів визначається як логарифм інтенсивності поглинутого ними світла – І:

, (13.4)

де l – товщина шару розчину; ε – молярний коефіцієнт поглинання речовинами світла за даної довжини хвилі; С – концентрація розчину, моль/л.

На вимірюванні значень оптичної густини розчинів ґрунтується фотоколориметричний метод аналізу.

Закон Вант-Гоффа-Ейнштейна – “Швидкість фотохімічних реакцій прямо пропорційна інтенсивності поглинутого реагентами світла". Швидкість фотохімічних реакцій визначатися за формулою:

, (13.5)

де  – молярний коефіцієнт поглинання, величина, що характеризує здатність речовин поглинати світлову енергію; h – енергія одного кванта світла; І – інтенсивність поглинутого реагентами світла;  – квантовий вихід (відношення числа молекул, що вступили в реакцію, до числа поглинутих квантів світла).

Лекція № 14. Каталіз

План лекції

1. Загальні властивості каталізаторів.

2. Гомогенний каталіз. Енергетична діаграма каталітичних реакції.

3. Гетерогенний каталіз. Кінетика гетерогенних каталітичних реакцій.

4. Ферментативний каталіз. Загальна характеристика ензимів.

Рекомендована література:[2]С.21-22,[3]С.485-495,[4]С.67-70.