ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Значение фотохимии из "Введение в фотохимию органических соединений" Отрасль химии — фотохимия бурно развивается примерно с 1950 г. и ее дальнейшее развитие в настоящее время трудно предсказать. [c.9] При фотохимических реакциях вся необходимая для превращения энергия подводится в форме видимого или ультрафиолетового света, причем соответствующая молекула переходит в новое, возбужденное состояние, которое может коренным образом отличаться от основного состояния. Так как у каждого соединения существует лишь одно основное состояние, но несколько возбужденных, число реакций возбужденных состояний в принципе больше числа реакций основного состояния, т. е. темповых (термических) реакций. Получаемая молекулой энергия в большинстве случаев превышает типичные энергии активации термических реакций и во многих случаях даже выше, чем энергии диссоциации химических связей, которые составляют 250—500 кДж/моль (60—120 ккал/моль). [c.9] В отличие от поглощения тепла при химических реакциях, поглощение энергии излучения является квантовым процессом. Фото-возбужденное состояние вещества отличается от чисто термически возбужденного тем, что имеет вполне определенное строение. Поэтому часто фотохимические реакции протекают значительно более избирательно, чем можно было бы ожидать, основываясь на высоких энергиях возбужденных состояний. Даже поглощение излучения более высоких энергий, порядка 10 Дж/моль (рентгеновские лучи, ускоренные электроны), часто приводит к реакциям, весьма сходным с теми, которые вызываются поглощением видимого или УФ-света. Между фотохимией и радиационной химией, таким образом, много общего. [c.9] В классической фазе развития фотохимия оставалась чисто эмпирической и была ориентирована прежде всего на препаративные цели. Фотографическая химия развивалась относительно независимо от нее и обычно не рассматривалась как отдельная и прикладная область фотохимии. Начиная примерно с 1950 г., формируются солидные теоретические основы, для которых характерна тесная связь спектроскопии, экспериментальной фотофизики. [c.9] Сейчас достижимо разрешение по времени порядка наносекунд, так что возможны прямые наблюдения и измерения короткоживущих электронно-возбужденных состояний. [c.10] Фотохимия является типичной пограничной наукой, которая простирается от физики до биохимии и техники. Ее значение в настоящее время проявляется прежде всего в следующих областях. [c.10] Аккумулирование солнечной энергии химическими способами. Мировое производство энергии в настоящее время и в ближайшем будущем опирается главным образом на такие энергетические источники, в которых запасена солнечная энергия. Прежде всего, это ископаемые виды топлива (для тепловых электростанций) и вода, обладающая высокой потенциальной энергией (для гидроэлектростанций). Для образования ископаемых топлив требуются миллионы лет, поэтому истощение месторождений нефти, угля и природного газа в случае их дальнейшей разработки неизбежно. Хотя в будущем в качестве источника энергии на первый план будет выдвигаться ядерная энергия, все же большой интерес представляют попытки найти химический способ аккумулирования солнечной энергии с высоким коэффициентом полезного действия. [c.10] Запись информации фотохимическими способами. Накопление информации для человечества исключительно важно. Научно-технический прогресс неразрывно связан с необходимостью накоплять краткосрочную и долгосрочную информацию и извлекать ее из памяти в целях управления техническими и общественными процессами. Кроме того, информационные потребности принадлежат к основным человеческим потребностям, которые необходимо удовлетворять. [c.10] Химическая технология. В связи с проблемой охраны окружающей среды к процессам химической технологии предъявляются все более жесткие требования. В этих условиях фотохимические методы, которые позволяют весьма избирательно подводить энергию и использовать ее в химических превращениях, могут сыграть важную роль. Свет представляет собой как бы безынерционный химический реагент, не дающий отходов. Сейчас фотохимические процессы в крупномасштабном производстве имеют подчиненное значение прежде всего потому, что еще не решены сложные сопутствующие технические проблемы. [c.10] Биофотохимия. Жизнь на емле была бы невозможна, если бы не фотохимические процессы. Вероятно, первые соединения — компоненты живой материи — возникли в результате фото- и радиационно-химических реакций. Синтез в растениях углеводов из углекислого газа и воды, имеющий фундаментальное значение для всех живых существ, невозможен без фотохимической реакции. [c.11] Весьма привлекательной задачей для химии является использование протекающих в природе фотохимических реакций в качестве моделей для промышленных процессов фотосинтеза как образца активации веществ, обладающих низкой реакционной способностью зрительного процесса как модели высокочувствительной записи информации и ее накопления возможностей направленного фотохимического изменения генных структур, например, для получения мутантов в микробиологии и растениеводстве. Эта область бионики только начала развиваться. [c.11] Протекание фотохимических реакций может правильно понимать лишь тот, кто обладает знаниями о свойствах света, его взаимодействии с веществом (спектроскопия), о структуре и свойствах возбужденных состояний (фотофизика) и, наконец, о химии в целом. Практическая работа требует к тому же освоения специальных методов. [c.11] Вернуться к основной статье