Хімічна дія світла та її застосування
1.9. Хімічна дія світла і її застосування
Хімічна дія світла проявляється в тому, що існує цілий ряд хімічних перетворень, що відбуваються тільки під дією світла. Хімічні реакції, що протікають під дією світла, називають фотохімічними.
Грунтуючись на квантовій гіпотезі світла, А. Ейнштейн сформулював два фотохімічні закони:
- Поглинутий речовиною фотон може викликати перетворення лише однієї молекули;
- Фотохімічна реакція відбувається за умови, що енергія фотона достатня для розриву молекулярних зв'язків, тобто не менша за енергію дисоціації.
Фотохімічні реакції можуть бути синтезу (утворення під дією світла з молекул початкових речовин складніших молекул) аборозкладання (утворення під дією світла простих молекул зі складніших).
Фотохімічні реакції | |
Реакції синтезу | Реакції розкладання |
Реакція утворення вуглеводів і виділення кисню в рослинахCO2+2H2O+Nhv→CH2+H2O+O2 Реакції, які відбуваються в організмі деяких бактерійCO2+2H2S+Nhv→CH2O+H2O+2S Реакція утворення озону3O2+hv→2O3 | Розкладання бромистого срібла AgBr+hv→Ag+Brвикористосується в фотографії в процесах зйомки і копіювання - перенесення зображення з фотоплівки на фотопапір |
Багато фотохімічних реакцій грають велику роль в природі і техніці.
Найважливіші фотохімічні реакції відбуваються у зеленому листі дерев і трави, в голках хвої і в багатьох мікроорганізмах. Листя поглинає з повітря вуглекислий газ і розщеплює його молекули на складові частини: вуглець і кисень. Відбувається це, як встановив російський біолог К.О. Тімірязєв, в молекулах хлорофілу під дією червоних променів сонячного спектру. Пристроюючи до вуглецевого ланцюжка атоми інших елементів, витягуваних корінням із землі, рослини будують молекули білків, жирів і вуглеводів - їжу для людини і тварин. Все це відбувається за рахунок енергії сонячних променів. Причому тут особливо важлива не тільки сама енергія, але і та форма, в якій вона поступає. Отже, фотосинтез - це процес утворення вуглеводів під дією світла з виділенням кисню в рослинах і деяких мікроорганізмах.
Хімічна дія світла лежить і в основі фотографії. Чутливий шар фотопластини складається з маленьких кристалів броміду срібла (AgBr), вкраплених в желатин. Попадання фотонів в кристал приводить до відриву електронів від окремих іонів брому. Ці електрони захоплюються іонами срібла, і в кристалі утворюється невелика кількість нейтральних атомів срібла.
Фотографія набула широкого поширення в науці і техніці. Сучасні досягнення дозволяють проводити фотографування не тільки при видимому світлі, але і в темноті (у інфрачервоних променях). Фотографію застосовують також для запису звуку в кіно.
Вицвітання тканин на сонці і утворення засмаги - теж приклади хімічної дії світла.