Fotodisociace

Fotodisociace (neboli fotolýza ) je chemická reakce , při které se molekuly chemických sloučenin rozkládají působením fotonů .

Pro tento jev má zásadní význam tzv. aktivační energie - vlastnost molekuly účastnící se procesu fotolýzy a míra přebytku energie interagujícího fotonu nad aktivační energií.

Fotolýza v atmosféře

K fotolýze dochází v atmosféře jako součást sledu reakcí, ve kterých primární polutanty, jako jsou uhlovodíky a oxidy dusíku, reagují za vzniku sekundárních znečišťujících látek, jako jsou peroxyacylnitráty . Podrobnosti najdete v článku smog .

Dvě nejdůležitější fotodisociační reakce v troposféře

Prvním je rozpad molekuly ozonu po absorpci fotonu tvrdého ultrafialového záření Slunce: ${\ce {h\nu))$

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

; ,

{\ce {\lambda < 320 nm))

při této reakci vzniká excitovaný atomární atom kyslíku , který při následné chemické reakci s vodní párou vytvoří hydroxylový radikál : ${\ce {O(^1 D)))$

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

Hydroxylový radikál je důležitý v atmosférické chemii jako iniciátor oxidace uhlovodíků v atmosféře, jako je metan, a také působí jako atmosférický pohlcovač plynů znečišťujících látek.

Druhou reakcí je fotolýza oxidu dusičitého :

{\ce {NO2 + h\nu -> NE + O))

Toto je hlavní reakce při tvorbě troposférického ozonu .

S fotodisociací souvisí i tvorba ozonové vrstvy . Ozón ve stratosféře Země vzniká působením ultrafialového záření na molekulu kyslíku , což způsobuje její rozpad na dva atomy kyslíku. Atomový kyslík pak reaguje s molekulami kyslíku za vzniku ozónu ( ). ${\ce {O2}}$ ${\ce {O3))$

Fotolytický proces je také proces destrukce chlorfluoruhlovodíků v horní atmosféře za vzniku volných radikálů chloru poškozujících ozónovou vrstvu ( ). ${\ce {Cl^*}}$

Fotolýza vody v rostlinách

Voda se působením slunečního světla během fotosyntetických reakcí ve fotosyntetických rostlinách rozkládá na protony , elektrony a molekuly kyslíku:

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

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

Fotografie

Fotolýza halogenidů stříbra je důležitou reakcí v klasické fotografii a způsobuje vznik latentního obrazu ve fotografických materiálech.

Astrofyzika

V astrofyzice je fotodisociace jedním z nejdůležitějších procesů destrukce a tvorby nových molekul. Ve vakuu mezihvězdného prostoru mohou molekuly a volné radikály existovat po dlouhou dobu. Rychlost fotodisociace je velmi důležitá pro studium složení mezihvězdné hmoty, ze které se tvoří hvězdy .

Typické příklady fotolýzních reakcí v mezihvězdném prostoru:

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

;

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

Multifotonová disociace

Ve srovnání s ultrafialovými nebo jinými vysoce energetickými fotony je energie jednotlivých fotonů v infračervené spektrální oblasti obvykle nedostatečná pro přímou fotodisociaci molekul. Po absorbování série infračervených fotonů však molekula může zvýšit svou vnitřní energii na úroveň přesahující práh disociace. Multifotonové disociace lze dosáhnout použitím vysokoenergetických laserů, jako je oxid uhličitý, laser s volnými elektrony , nebo dlouhými dobami interakce molekul se zářením bez možnosti rychlého ochlazení. Posledně jmenovaný způsob umožňuje dosáhnout multifotonové disociace i pod vlivem záření se spojitým spektrem.

Blesková fotolýza

Blesková fotolýza [1] je jev, při kterém je zábleskovou lampou vybuzen světelný puls trvající několik nanosekund (pikosekund, femtosekund). Metodu vyvinuli v roce 1949 Manfred Eigen , Ronald Norrish a George Porter , kteří za tento objev získali v roce 1967 Nobelovu cenu za chemii .

Viz také

Poznámky

↑ vyd. N.M. Emanuel a M.G. Kuzminová. Flash fotolýza / Experimentální metody fyzikální kinetiky . Získáno 19. ledna 2022. Archivováno z originálu dne 8. března 2022. (Ruština)