Fotodisociere

Fotodisociarea (sau fotoliza ) este o reacție chimică în care moleculele de compuși chimici se descompun sub acțiunea fotonilor .

Pentru acest fenomen este de o importanță fundamentală așa-numita energie de activare - o proprietate a moleculei care participă la procesul de fotoliză și gradul de exces al energiei fotonului care interacționează asupra energiei de activare.

Fotoliza în atmosferă

Fotoliza are loc în atmosferă ca parte a unei secvențe de reacții în care poluanții primari, cum ar fi hidrocarburile și oxizii de azot, reacționează pentru a forma poluanți secundari, cum ar fi nitrații de peroxiacil . Consultați articolul smog pentru detalii .

Cele mai importante două reacții de fotodisociere din troposferă

Prima este dezintegrarea moleculei de ozon la absorbția unui foton al radiației ultraviolete dure a Soarelui: ${\ce {h\nu)}$

{\ce {O3 + h\nu -> O2 + O(^1 D)))

; ,

{\ce {\lambda <320 nm)}

în timpul acestei reacții, se formează un atom atomic de oxigen excitat , care, la reacția chimică ulterioară cu vaporii de apă, formează un radical hidroxil : ${\ce {O(^1 D))}$

{\ce {O(^1 D) + H2O -> 2 OH))

Radicalul hidroxil este important în chimia atmosferică ca inițiator al oxidării hidrocarburilor din atmosferă, cum ar fi metanul, și acționează, de asemenea, ca un captator atmosferic de gaze poluante.

A doua reacție este fotoliza dioxidului de azot :

{\ce {NO2 + h\nu -> NU + O}}

Aceasta este reacția principală în formarea ozonului troposferic .

Formarea stratului de ozon este, de asemenea, asociată cu fotodisociere. Ozonul din stratosfera Pământului se formează prin acțiunea radiațiilor ultraviolete asupra unei molecule de oxigen , determinând-o să se descompună în doi atomi de oxigen. Oxigenul atomic reacţionează apoi cu moleculele de oxigen pentru a forma ozon ( ). ${\ce {O2}}$ ${\ce {O3)}$

Procesul fotolitic este și procesul de distrugere a clorofluorocarburilor din atmosfera superioară cu formarea de radicali liberi ai clorului care epuizează stratul de ozon ( ). ${\ce {Cl^*}}$

Fotoliza apei la plante

Apa sub acțiunea luminii solare în timpul reacțiilor de fotosinteză la plantele fotosintetice se descompune în protoni , electroni și molecule de oxigen:

{\ce {H2O + 2h\nu -> 2H^+ + 2e^- + 1/2O2))

{\ce {2H2O -> 4H+ + 4e- + O2}}

Fotografie

Fotoliza halogenurilor de argint este o reacție importantă în fotografia clasică și determină formarea unei imagini latente în materialele fotografice.

Astrofizică

În astrofizică, fotodisociarea este unul dintre cele mai importante procese de distrugere și formare de noi molecule. În vidul spațiului interstelar , moleculele și radicalii liberi pot exista pentru o lungă perioadă de timp. Rata de fotodisociere este foarte importantă pentru studiul compoziției materiei interstelare din care se formează stelele .

Exemple tipice de reacții de fotoliză în spațiul interstelar:

{\ce {H2O + h\nu -> H^+ + OH^-))

;

{\ce {CH4 +h\nu -> CH3 + H)}

Disocierea multifotonului

În comparație cu fotonii ultravioleți sau cu alți fotoni de înaltă energie, energia fotonilor unici din intervalul spectral infraroșu este de obicei insuficientă pentru fotodisocierea directă a moleculelor. Cu toate acestea, după absorbția unei serii de fotoni infraroșii, molecula își poate crește energia internă până la un nivel care depășește pragul de disociere. Disocierea multifotonilor poate fi realizată prin utilizarea laserelor de înaltă energie, cum ar fi laserul cu dioxid de carbon , laserul cu electroni liberi , sau prin timpi lungi de interacțiune a moleculelor cu radiația, fără posibilitatea de răcire rapidă. Această din urmă metodă face posibilă obținerea disocierii multifotonice chiar și sub influența radiațiilor cu spectru continuu.

Fotoliza flash

Fotoliza cu bliț [1] este un fenomen în care un impuls de lumină care durează câteva nanosecunde (picosecunde, femtosecunde) este excitat de o lampă bliț. Metoda a fost dezvoltată în 1949 de Manfred Eigen , Ronald Norrish și George Porter , cărora li s-a acordat Premiul Nobel pentru Chimie în 1967 pentru această descoperire.

Vezi și

Note

↑ ed. N.M. Emanuel și M.G. Kuzmin. Fotoliză flash / Metode experimentale de cinetică fizică . Preluat la 19 ianuarie 2022. Arhivat din original la 8 martie 2022. (Rusă)