ფოტოქიმია

მასალა ვიკიპედიიდან — თავისუფალი ენციკლოპედია
Jump to navigation Jump to search
ფოტოქიმიური რეაქტორი.

ფოტოქიმიაქიმიის დარგი რომელიც შეისწავლის ქიმიური გამოსხივებების ეფექტებს. ეს ტერმინი გამოიყენება ისეთი ქიმიური რეაქციების დასახასიათებლად როგორიცაა ულტრაიისფერი გამოსხივება (ტალღის სიგრძე 100_იდან 400_მდე ნანომეტრი), ხილული სინათლე (ტალღის სიგრძე 400_იდან 750_მდე ნანომეტრი) და ინფრაწითელი გამოსხივება (750-2500 ნანომეტრი) იწვევენ.

ბუნებაში, ფოტოქიმიას ისეთივე მნიშვნელობა გააჩნია როგორც : ფოტოსინთეზს, ხედვას და D ვიტამინის ჩამოყალიბებას მზის სხივებიდან. ფოტოქიმიური რეაქციები მიმდინარეობს გაცილებით უფრო სხვანაირად ვიდრე ტემპერატურული რეაქციები. პოტოქიმიური გზები მაღალ ენერგიულ შუალედებს რომლის გამომუშავებაც თერმულად არ შეიძლება. ფოტოქიმია ასევე მიჩნეულია გამანადგურებლად, როგორც ფოტოდეგრადაციაშია ნახსენები.

შინაარსი[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

გროთჰუსი-დრაპერის წესი და სტარკი-ეინშტეინის წესი[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ფოტოექსტრაცია პირველი ნაბიჯია ფოტოქიმიურ რეაქციაში სადაც რეაქტატი არის ამაღლებული უმაღლესი ენერგიის მდგომარეობამდე, აღფრთოვანებულ მდგომარეობამდე. ფოტოქიმიის პირველი წესი, ცნობილი როგორც გროთჰუსი-დრაპერის წესი გვეუბნება რომ ნივთიერებამ უნდა შეიწოვოს სინათლე რათა დაიწყოს ფოტოქიმიური რეაქცია. ხოლო ფოტოქიმიის მეორე წესი (სტარკი-ეინშტეინის წესი) ამტკიცებს რომ თვითეული სინათლის პროტონი რომელსაც ნივთიერება შეიწოვის ააქტიურებს მხოლოდ 1 მოლეკულას.

ფლოურესენცია და ფოსფორესენცია[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

როდესაც საწყისი მდგომარეობის ატომი ან მოლეკულა სინათლეს შთანთქავს, ერთი ელექტრონი ადის უფრო მაღლ ორბიტულ დონეზე. ეს ელექტრონი ინარჩუნებს თავის ბრუნვას ბრუნვის შერჩევის კანონის მიხედვით. აღფრთოვანების უფრო მაღალ დონეზე ასვლას შეუძლია HOMO გადააქციოს LUMO_დ ან უფრო მაღალ ორბითულ დონედ, რაც იმას ნიშნავს რომ S1, S2, S3… შესაძლებელი ართდროულად არსებობდნენ სხვადასხვა ენერგიებით.

კაშას წესი გვეუბნება რომ მაღალ ენერგიული ნაწილაკები შეიძლება სწრაფად მოეშვას შიდა კონვერციის მეშვეობით (IC), მაგალითად S1 შეიძლება დამშვიდდეს IC_ის მეშვეობით შეიძლება დავიდეს საწყის მდგომარეობამდე S0, ამას ფლოურესენცია ეწოდება.

ჯაბლონსკის დიაგრამა

ექსპერიმენტალური შემადგენლობა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

მერკური-ორთქლის ნათურა

ფოტოქიმიურ რეაქციას სჭირდება სინათლის წყარო რომელიც აწარმოებს რეაქტანტის შესაბამის ტალღის სიგრძეს. ადრეულ ექსპერიმენტებში სინათლის წყარო იყო მზე, ასევე პოლიქრომიაში. ლაბორატორიებში ძირითადად გამოიყენებენ მერკური-ორთქლის ნათურებს. დაბალ წნევაზე მერკური გამოყოფს ორთქლს რომელიც ნათურას 254 ნმ_ით ფარავს. პოლიქრომულ წყაროების შემთხვევაში, ტალღის სიგრძე შეიძლება შეირჩიოს ფილტრების მეშვეობით.

გამოყოფილი სინათლე უნდა მივიდეს სამიძნე ფუნქტუალურ ჯგუფთან ისე რომ არ იქნას დაბლოკილი რეაქტორის სხვა ფუნქტუალური ჯგუფების მიერ. ხშირ შემთხვევაში რეაქტორად იყენებენ კვარცს რადგან ის შეიცავს ნათურებს. პირეკი შთანთქავს ტალღებს რომლის სიგრძეც 275 ნანომეტრია. გამხსნელი მნიშვნელოვანია ექსპერიმენტალური პარამეტრებისთვის. სწორედ ამიტომ პოტენციური რეაქტანტი სწორედ გამხსნელია, ქლორირებულ გამხსნელებს როგორც წესი თავიდან იცილებენ რადგან C-CI ობლიგაციამ შეიძლება ნივთიერების დაქლორვამდე მიგვიყვანოს. ძლიერი გამხსნელები პროტონებს არ უშვებენ ნივთიერებებემდე.

ფოტოქიმიური რეაქციები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ფოტოქიმიური რეაქციების მაგალითები[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ორგანული ფოტოქიმია[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

ფოტოქიმიური ორგანული რეაქციების მაგალითებია: ელექტროლიკარდიული რეაქცია, რადიკალური რეაქციები, ფოტომოემიზაცია და ნორიშის რეაქცია.[1][2]

ნორიშის მეორე ტიპის რეაქცია

რეაქციების ტოლობები:

  • ქლორის მოლეკულის რადიკალებად დაშლა ულტრაიისფერი გამოსხივებით.
Cl2 + hν → 2 Cl•
  • ტოლუოლის მოლეკულაში წყალბადის ქლორის რადიკალით ჩანაცვლება,რეაქცია მიმდინარეობს ორ ეტაპად. პირველი რეაქციისას მიიღება ბენზილის რადიკალი და ქლორწყალბადმჟავა.მეორე რეაქციისას ბენზილის რადიკალი იერთებს მეორე ქლორის რადიკალს და მიიღება ბენზილის ქლორიდი.
C6H5CH3 + Cl• → C6H5CH2• + HCl
C6H5CH2• + Cl• → C6H5CH2Cl

ლიტერატურა[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

სქოლიო[რედაქტირება | წყაროს რედაქტირება]

  1. P. Klán, J. Wirz Photochemistry of Organic Compounds: From Concepts to Practice. Wiley, Chichester, 2009, ISBN 978-1405190886.
  2. N. J. Turro, V. Ramamurthy, J. C. Scaiano Modern Molecular Photochemistry of Organic Molecules. University Science Books, Sausalito, 2010, ISBN 978-1891389252.