Uml; Фотохімічні та ланцюгові реакції

Фотохімічні реакції – це хімічні реакції, що відбуваються під дією світла.

Закон Гроттуса (1818р.): хімічне перетворення речовини може бути спричинено тим світлом, що поглинається цією речовиною. Промені світла, що були відбиті речовиною, або поглинуті нею, не спричиняють ніяких хімічних перетворень. Кількість речовини, що прореагувала під дією поглинутого світла, залежить від мощності світлового потоку, часу опромінення речовини.

Мощність світлового потоку – це кількість енергії. що переносить світловий потік через певну площу перерізу за одиницю часу. Одиниці вимірювання Дж/с.

Для більшості процесів фотохімічна реакція є поштовхом, після якого перебіг реакції не залежить від дії світла.

Промінь світла є електромагнітним випромінюванням певної довжини хвилі λ, частоти коливань ν, маси і енергії фотону ε, що виникає в атомі при переході електронів з більш віддалених від ядра орбіталей, на орбіталі, розміщені ближче до ядра. Цей перехід супроводжується зменшенням енергії (випромінювання), енергія, втрачена атомом, ‑ енергія електромагнітних коливань. Випромінювання або поглинання енергії відбувається частинами – квантами (фотонами).

Енергію фотона ε можна обчислити за формулою: ε = ћ · ν,

де ћ – стала Планка, дорівнює 6,62 · 10^-34Дж/с.

Кванти світла – фотони – є матеріальними частинками, які переносять енергію світла. Кожному фотони відповідають певні довжина і частота хвилі, що пов’язані між собою співвідношенням:

де с = 3 · 10⁸м/c – швидкість світла.

При потраплянні світлової частинки в атом фотон повністю передає йому свою енергію. Якщо запас енергії фотону достатній, то молекула розпадається на окремі атоми, що спричиняє перегрупування атомів і утворення нової сполуки.

Закон фотохімічної еквівалентності Ейнштейна встановлює залежність між кількістю променистої енергії, поглинутої даною речовиною, і кількістю фотохімічно прореагувавши атомів або молекул: число атомів або молекул, які підлягали первинному фотохімічному перетворенню, дорівнює числу поглинутих ними квантів світла.

Квантовий вихід реакції ‑ відношення числа молекул або атомів, які прореагували в результаті сукупності всіх попередніх реакцій, до числа поглинутих квантів (фотонів). Не для всіх реакцій квантовий вихід дорівнює одиниці, оскільки за фотохімічною реакцією проходять реакції в темноті, в результаті яких на один поглинутий фотон припадає декілька молекул продукту (ланцюгова реакція синтезу хлороводню). Якщо квантовий вихід фотохімічної реакції менше одиниці, то відбувається поглинання фотонів іншими речовинами, оборотністю хімічної реакції, передачею енергії в процесі взаємних зіткнень.

Якщо фотохімічні перетворення відбуваються без поглинання випромінювання, то для здійснення таких реакцій необхідно ввести сенсибілізатори, що поглинають енергію. Наприклад, хлорофіл – сенсибілізатор фотохімічних реакцій утворення органічних речовин у зелених рослинах.

Сонячне світло може негативну впливати на якість харчових продуктів. Наприклад при тривалому зберіганні молока на сонячному світлі змінюється вміст вітамінів (крім вітаміну D), молочний жир окислюється, що надає молоку неприємний присмак.

Велика кількість реакцій, які відбуваються в живих клітинах за участю специфічних біокаталізаторів (ферментів та гормонів), мають ланцюговий характер.

Хімічні реакції, які перебігають за участю хімічно активних частинок, вільних атомів чи радикалів з ненасиченою валентністю, а також молекул, іонів або інших частинок, які мають надлишок енергії, називають ланцюговими. Активні частинки зникають і виникають в окремих елементарних актах, ланцюгові реакції складаються із значної кількості стадій, що повторюються.

Ланцюгові реакції мають своєрідний механізм і до них не застосовують закон дії мас.

Закономірності перебігу ланцюгових реакцій:

þ швидкість ланцюгових реакцій залежить від розміру, форми і матеріалу посудини, в якій знаходиться реакційна суміш;

þ на швидкість реакцій впливають домішки сторонніх речовин;

þ швидкість процесу різко зростає у певному інтервалі тиску.

Ланцюгові реакції відбуваються у три стадії:

1. Зародження (виникнення) ланцюга. Пов’язане з виникненням у системі хімічно активних частинок або активних центрів. Ланцюг зароджується під впливом світла, радіоактивного випромінювання або високої температури, а також завдяки введенню в систему атомів.

Приклад: фотохімічна реакція утворення хлориду водню НСІ починається з того, що молекула СІ₂ (або Н₂) одержує квант променевої енергії. Це зумовлює розпад молекул на два активні атоми (радикали) СІ∙ (або Н∙).

СІ₂ +hν ® СІ∙ + CІ∙

Дата добавления: 2013-12-14