Фотохи́мия — часть химии высоких энергий , раздел физической химии — изучает химические превращения (химия возбужденных состояний молекул, фотохимические реакции ), протекающие под действием света в диапазоне от дальнего ультрафиолета до инфракрасного излучения .

Законы фотохимии

• Фотохимические изменения происходят только под действием света, поглощаемого системой (, 1818—1843 гг.).
• Каждый поглощенный фотон в первичном акте способен активировать только одну молекулу (закон фотохимической эквивалентности Эйнштейна , 1912 г.).

Следующие два закона относятся в основном к фотохимии органических соединений и были сформулированы американским физиком украинского происхождения М. Кашей.

• При поглощении каждого фотона молекулой имеется определенная вероятность заселения или самого нижнего синглетного (с мультиплетностью 1) состояния, либо самого нижнего триплетного (с мультиплетностью 3) состояния.
• В большинстве органических фотохимических процессов, протекающих в растворах , участвует либо первое возбужденное синглетное, либо первое возбужденное триплетное состояния.

Электронные переходы в молекуле

Диапазон волн , представляющий практическую ценность для фотохимии, включает в себя ближний ультрафиолет , видимую область и ограничен с длинноволновой стороны началом ИК-области , то есть это интервал длин волн от 190 до примерно 700—800 нм.

В этом диапазоне наблюдается изменение молекулы при поглощении кванта света, что является определяющим процессом для инициирования химической реакции.

Молекула, переходя в возбужденное состояние, способна терять избыток энергии либо путём излучения, либо безызлучательно, либо вступив в химическое превращение — на преодоление активационного барьера . На рисунке показаны возможные электронные переходы, пунктиром обозначены те, которые происходят без излучения:

1. Возбуждение .
2. Флуоресценция (переход из состояния S ₁ в S ₀ c излучением).
3. Внутренняя конверсия из состояния S ₁ в S ₀ без излучения.
4. Интеркомбинационная конверсия из состояния S ₁ в T ₁ .
5. Фосфоресценция (переход из состояния Т ₁ в S ₀ c излучением).
6. Интеркомбинационная конверсия из состояния T ₁ в S ₀ .

Процесс фотохимического превращения можно разделить на три стадии:

1. акт поглощения , при котором образуется ;
2. первичные фотохимические процессы , в которых участвуют электронно-возбуждённые состояния;
3. вторичные , или темновые реакции различных химических веществ, образующихся в результате первичных процессов.

Значение фотохимии

Многие важнейшие процессы, происходящие в окружающей среде и в человеке , имеют фотохимическую природу. Достаточно назвать такие явления, как фотосинтез , зрение и образование озона в атмосфере под действием УФ-облучения.

См. также

• Фотоэффект
• Фотохимические реакции
• Фотокатализ
• Фотодиссоциация
• Фотосинтез
• Искусственный фотосинтез
• Супрамолекулярная фотохимия
• Фотоводород
• Фотоэлектрохимическая ячейка

Примечания

Литература

• Турро Н. Молекулярная фотохимия. — М.: Мир, 1967.