Химиялық термодинамиканың негізі § термодинамиканың бірінші заңы термодинамикалық түсініктер мен анықтамалар
жүктеу/скачать 0,9 Mb.
|
Микро сож соож
| АВ + hν↔АВ*↔А + В
АВ молекуласына түскен сәуледен оған сәуле кванты (фотоны) дарығанда электрондары энергиясы артуымен сипатталатын қоздырылған АВ* молекуласы алынады. Онан әрі осы молекуладағы энергия қорының молекулаға қайта таралуы олардың химиялық байланысын үзіп, активті А және В бөлшектерін тудырады. Молекуланы қоздыру процесі өте қысқа, шамамен 10~8 секундта жүреді. Егер осы уақытта қозған молекула басқалармен әрекеттесіп үлгермесе, онда ол активсізденеді. Сондықтан фотохимиялық процестерді төмендегідей үш сатыға бөлуге болады: 1. бірінші акт — активтену; 2. екінші немесе қараңғылық процес-тері; 3. мүмкін болған активсіздену. Екінші процеске өте көп молекула қатысады. Мұндай реакция өте тез жүріп, күрделі тізбекті реакция схемасымен, айталық хлор мен сутек арасындағыдай жүреді, яғни оған дарыған әрбір сәуле кванты бірнеше молекуланын, түрленуіне әкеледі. Фотохимиялық реакциялардың әсерлілігі кванттық шығым мөлшерімен сипатталады: Көптеген процестер үшін кванттық шығым 1-ден едәуір алшақ болады (7-таблица). Мұның мұндай болуы, яғни кванттық шығымның бірден көп алшақтықта болуы, Эйнштейннің фотохимиялық эквиваленттілік заңынан ауытқуы емес, керісінше ол сәуле дарымаса да жүре беретін екінші процеспен байланысты болғандықтан. Егер φ<1 болса, онда біраз молекула бөлігі активсізденіп үлгереді, φ >1 болғанда, екінші процесс тізбекті механизммен жүреді. Мұндайда сәуле квантымен реакцияға түсетін қоспадағы барлық зат не оның біреуі ғана әрекеттесуі мүмкін. Бұл жағдайда реакцияның активтендіру энергиясы сәуле энергиясынан артық болуы қажет. Бір мольге дарыған сәуле энергиясы: мұндағы NА—Авогадро саны; hν—сәуле кванты (фотоны); λ — толқын ұзындығы; ν — толқын жиілігі; h — Планк тұрақтысы; С —сәуле жылдамдығы. Толқын ұзындығы қысқарған сайын, энергия шамасы артады. Ал көрінетін спектр облысына 750— 400 нм аралығындағы толқындар жатады. Тұрақты өлшемдердің мәнін пайдаланып (NA =6,623·1023;. h = 6,625·10-34 кДж·с; С = 2,998·108 м/с; 1 Дж = 0,2390 кал.) реакцияға түсетін 1 моль заттың әр түрлі үзындықтағы толқынды жұтқандағы сәуле энергиясының мөлшерін есептеуге болады (8-таблица). Осы таблицада келтірілген спектрдегі өте активтісі күлгін сәуле екені көрінеді. Қөбінесе сәулені өзіне сіңірген молекулалар фотохимиялық реакцияға тікелей қатыспайды және ол өзіндегі сәуле энергиясын тек басқа молекулаға жеткізіп, қосалқы ғана араласады. Мұндай құбылысты фотосенсибилизаторлық дейді. Мысалы, сынап буын 253,67 нм ұзындықтағы ультракүлгін толқынмен сәулелегенде, ол жарық шығарады. Бұл толқын ұзындығына 112 ккаль/моль энергиясы сәйкес. Өсімдікте жүретін фотосинтез процесін былай көрсетуге болады. Қөмірсулар мен оттектің пайда болуы үшін 112 ккал/моль энергия қажет. Демек, активтендіру энергиясы бұдан төмен болмауы қажет. Бірақ та бұл энергияға 112 коль/мольге сәйкес λ = 230 нм сәуле Жер бетіне жететін күн сәулесінде жок. Шынтуайтына келгенде фотосинтез механизмі аса күрделі. Бұл процесс өзіне қызыл, жасыл, көк түсті, қысқа толқынды сәулелерді сіңіретін хлорофилл көмегімен жүзеге асады. Осылайша хлорофилл арқылы активтенген су мен көміртек (IV) оксиді өсімдікке бірден-бір қажет көмірсуды және оттекті синтездейді. жүктеу/скачать 0,9 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|