Válts MeRSZ+ -ra!

MeRSZ online
okoskönyvtár

Több száz tankönyv egy helyen.
Online. Bárhol. Bármikor.

Erdődi Ferenc, Gergely Pál, Vereb György

Általános és bioszervetlen kémia

Fotokémia

A kémiai reakciók jelentős részét hőváltozás kíséri, mások elektromos jelenségekkel kapcsolatosak, de nem elhanyagolható a száma és főleg a jelentősége azon folyamatoknak, melyek fényjelenségek kíséretében zajlanak le. Ezen utóbbi reakciók tanulmányozásával foglalkozik a fotokémia. A fotokémia biológiai és orvosi jelentősége megítélhető, ha a nap sugárzó energiáját kémiai energiává alakító növényi fotoszintézisre, az emberi szervezetet érintő fiziológiás fotokémiai reakciókra (pigmentáció, D-vitamin képződése, látóbíbor működése), patológiás fotokémiai folyamatokra (fotodermatózis, mutáció és tumorképződés) vagy a felhasználásra (fogászati fotopolimerizáció, fényképezés) gondolunk.
A fotokémiai reakciókban a foton reagáló anyagnak tekinthető, amelynek energiája (E = hv, vö. 30. oldal) segíti elő pl. az ózon képződését a légkörben:
 
1. O2(g) + hv → O(g) + O(g)
2. O2(g) + O(g) +M → O3(g) + M*
 
Az 1. reakció összhangban van a Stark–Einstein-törvénnyel: egy kémiai részecske egy fotont abszorbeál, amely egy primer fotokémiai történést okoz. E törvény csak általában igaz; nagy intenzitású lézersugarak alkalmazásakor egy molekula több infravörös fotont is képes elnyelni. A 2. reakció м reaktánsa, pl. N2(g), veszi át a foton energiájának egy részét, s ezáltal megakadályozza az ózon gyors disszociációját. Ez a lépés egyúttal a ritka trimolekuláris ütközésekre is példa. A fotontól átvett energiát mólnyi mennyiségű anyagra is kiszámolhatjuk a Planck-féle egyenlet alapján:
 
∆Е = 6,022 · 1023 hν .
 
Az ultraibolya és a látható fény energiája (a 200 nm-es ultraibolya fény 604 kJ/mol, a 400 nm-es látható fény 302 kJ/mol és a 800 nm-es látható fény 151 kJ/mol) megfelel az elsődleges kémiai kötések energiatartományának: 100–1000 kJ/mol. A Drotthus–Drasper-törvény értelmében csak az elnyelt fény képes fotokémiai folyamatot kiváltani.
A fotokémia a fénykibocsátással járó folyamatokkal is foglalkozik. Ha egy kémiai reakció fénykibocsátással jár együtt, kemilumineszcenciáról beszélünk. Ilyen például a foszfor lassú oxidációja. Biolumineszcenciáról akkor beszélünk, ha biokémiai reakciókat kísér fénykibocsátás (világító gombák, rovarok, halak).
A fényelnyeléssel járó folyamatok esetén is több lehetőség van. A fénykvantumot abszorbeáló molekula gerjesztett állapotba kerül, azonban nem jön létre kémiai reakció, mivel a felvett energiát átadhatja a környezetének hőenergia formájában vagy kisugározhatja más hullámhosszúságú fotonokban (fluoreszcencia, foszforeszcencia). Ha fotokémiai reakció jön létre, akkor az lehet fotodisszociáció, fotoszintézis vagy szenzibilizált fotokémiai reakció.
A HBr bomlása tipikus fotodisszociáció. A folyamat lépései a következők:
 
Az elsődleges kémiai folyamatban képződött, gerjesztett HBr-molekula relaxációjára több út is kínálkozik a fotokémiai reakción túl. A kvantumhasznоsítási tényező (ф), azoknak a reaktánsmolekuláknak a számával egyenlő, amelyek egy foton elnyelődése következtében átalakulnak. A fenti példában a kvantumhasznosítási tényező 2, mert egy foton elnyelődése 2 HBr-molekula bomlásához vezet.
Tipikus fotoszintetikus reakció a HCl fotoszintézise, a ,,klórdurranógáz” megvilágítás hatására beinduló láncreakciója, amelynek bruttó egyenlete:
 
Cl2 + H2 → 2 HCl .
 
A láncreakció mechanizmusa:
 
search
lánckezdet (fotokémiai primer reakció),
search
láncfolytatás (,,sötétreakciók"),
search
search
láncvégződés .
search
 
Csak a lánckezdet a fotokémiai folyamat, a láncfolyatás és a láncvégződési reakciók nem igényelnek fényt.
A szenzibilizált fotokémiai reakciókban a reaktánsok képtelenek fényabszorpcióra, de a rendszerben jelen lévő fényelnyelő anyag (szenzibilizátor) révén képesek aktiválódni. A fotoszintézis tulajdonképpen szenzibilizált fotokémiai reakció, amelyben a fénycsapdaként működő klorofillok fényabszorpcióval nyert energiatöbbletüket járulékos pigmentek sorának átadva végül is lehetővé teszik a glükóz szintézisét, azaz a napfény energiájának kémiai energiájává való átalakítását a jól ismert bruttó egyenlet szerint:
 
6 CO2 + 6 H2O
search
 C6H12O6 + 6 O2.
klorofill
 
Gyakorlati szempontból fontos fotokémiai reakció a fényképezés alapjául szolgáló kémiai folyamat is. Ennek lényege az, hogy a zselatinrétegbe (fotoemulzió) ágyazott ezüst-bromid (AgBr) szemcséket megvilágítva bróm és fémezüst válik ki, az utóbbi kristályosodási gócként szerepel (góckatalízis). A felszabaduló brómot a zselatin megköti.
 
Br– + hν → Br + e–
Ag+ + e– → Ag
−−−−−−−−−−−−−−−−−
Ag+ + Br– + hν = Ag + Br .
 
A jobban megvilágított helyeken több, a kevésbé megvilágított részeken kevesebb ezüst válik ki, ami létrehozza a látens képet. Ezt követi az előhívás, amikor enyhe redukálószerek (pl. hidrokinon) alkalmazásával teljessé teszik a kiváltott elsődleges folyamatokat a gócok környékén. Tehát a látens képet alkotó szemcsék környékén már látható mennyiségű fémezüst válik ki, feketedést hozva létre. Azokat az ezüst-bromid-szemcséket, amelyeket fény nem ért, a következő lépésben eltávolítják a fényérzékeny lemezről. A nánium-tio-szulfáttal elvégezhető fixálás (rögzítés) során az oldhatatlan ezüsthaloidot vízoldékony komplex sóvá alakítják, ami vízzel kimosható:
 
 
A fixált, negatív kép átvilágításával és az előzőekben vázolt műveletsor megismétlésével létrehozható a pozitív kép is.
 
Általános és bioszervetlen kémia

Tartalomjegyzék

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 705 1

Orvostudomány

A könyv feladata, hogy az orvostudományt, gyógyszerésztudományt és biológiát választó egyetemi szak hallgatóit és e téma iránt érdeklődőket megismertesse egyrészt a kémia tudomány alapjaival, az általános kémiával, másrészt a fémek és nemfémes elemek biológiai szerepével, a bioszervetlen kémiával vagy másképp, szervetlen biokémiával.

Hivatkozás: https://mersz.hu/erdoddi-gergely-vereb-altalanos-es-bioszervetlen-kemia//

BibTeXEndNoteMendeleyZotero
Kivonat
fullscreenclose
printsave