Fotodissociation

Fotodissociation (eller fotolys ) är en kemisk reaktion där molekyler av kemiska föreningar sönderdelas under inverkan av fotoner .

För detta fenomen är den så kallade aktiveringsenergin av grundläggande betydelse - en egenskap hos molekylen som deltar i processen för fotolys och graden av överskott av energin hos den interagerande fotonen över aktiveringsenergin.

Fotolys i atmosfären

Fotolys sker i atmosfären som en del av en sekvens av reaktioner där primära föroreningar som kolväten och kväveoxider reagerar och bildar sekundära föroreningar som peroxiacylnitrat . Se artikeln smog för detaljer .

De två viktigaste fotodissociationsreaktionerna i troposfären

Den första är sönderfallet av ozonmolekylen vid absorption av en foton av solens hårda ultravioletta strålning : ${\ce {h\nu))$

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

; ,

{\ce {\lambda < 320 nm))

under denna reaktion bildas en exciterad atomär syreatom , som vid efterföljande kemisk reaktion med vattenånga bildar en hydroxylradikal : ${\ce {O(^1 D)))$

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

Hydroxylradikalen är viktig i atmosfärskemi som en initiator för oxidation av kolväten i atmosfären, såsom metan, och fungerar även som en atmosfärisk renare av förorenande gaser.

Den andra reaktionen är fotolys av kvävedioxid :

{\ce {NO2 + h\nu -> NO + O}}

Detta är huvudreaktionen vid bildandet av troposfäriskt ozon .

Bildandet av ozonskiktet är också förknippat med fotodissociation. Ozon i jordens stratosfär bildas genom inverkan av ultraviolett strålning på en syremolekyl , vilket får den att sönderfalla till två syreatomer. Atomiskt syre reagerar sedan med syremolekyler och bildar ozon ( ). ${\ce {O2}}$ ${\ce {O3))$

Den fotolytiska processen är också processen för destruktion av klorfluorkolväten i den övre atmosfären med bildning av ozonnedbrytande fria radikaler av klor ( ). ${\ce {Cl^*}}$

Fotolys av vatten i växter

Vatten under inverkan av solljus under fotosyntesreaktioner i fotosyntetiska växter bryts ner till protoner , elektroner och syremolekyler:

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

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

Fotografering

Fotolysen av silverhalogenider är en viktig reaktion inom klassisk fotografi och orsakar bildandet av en latent bild i fotografiska material.

Astrofysik

Inom astrofysik är fotodissociation en av de viktigaste processerna för förstörelse och bildning av nya molekyler. I det interstellära rymdens vakuum kan molekyler och fria radikaler existera under lång tid. Hastigheten för fotodissociation är mycket viktig för att studera sammansättningen av den interstellära materia som stjärnorna bildas av .

Typiska exempel på fotolysreaktioner i det interstellära rymden:

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

;

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

Multifoton dissociation

Jämfört med ultravioletta eller andra högenergifotoner är energin hos enskilda fotoner i det infraröda spektralområdet vanligtvis otillräcklig för direkt fotodissociation av molekyler. Men efter att ha absorberat en serie infraröda fotoner kan molekylen öka sin inre energi till en nivå som överstiger dissociationströskeln. Multifoton-dissociation kan uppnås genom att använda högenergilasrar som koldioxidlaser , frielektronlaser eller genom långa interaktionstider för molekyler med strålning utan möjlighet till snabb kylning. Den senare metoden gör det möjligt att uppnå multifotondissociation även under påverkan av strålning med ett kontinuerligt spektrum.

Flash fotolys

Blixtfotolys [1] är ett fenomen där en ljuspuls som varar i flera nanosekunder (pikosekunder, femtosekunder) exciteras av en blixtlampa. Metoden utvecklades 1949 av Manfred Eigen , Ronald Norrish och George Porter , som tilldelades Nobelpriset i kemi 1967 för denna upptäckt.

Se även

Anteckningar

↑ utg. N.M. Emanuel och M.G. Kuzmin. Blixtfotolys / Experimentella metoder för fysikalisk kinetik . Hämtad 19 januari 2022. Arkiverad från originalet 8 mars 2022. (ryska)