I. Кіріспе Фотохимиялық реакциялар. Фотохимияның заңдары. II. Негізгі бөлім
жүктеу/скачать 74,05 Kb.
|
Жарықтың фотохимиялық әсері және заңңдары
| II.Негізгі бөлім. Фотохимиялық процестерді екітопқа бөлуге болады. Біріншіп роцестерде сәулелену себепші болады. Бұлар сәуле әсерінсіз де жүре алады. Сәуле энергиясы тек активті бөлшектердің пайда болуына себепші болып, процесс ағымын катализдейді. Екінші топқа берілген жағдайда өздігінен жүребермейтін процестер жатады Ол үшін сырттан жұмсалатын жұмыстың болуы шартты нәрсе. Бұған қажетті энергия сәуле толқынындағы электромагнит түрінде жеткізіледі. Затқа сіңген сәуле, бұл системадағы энергия қорын арттырып, тепе-теңдік константасын өзгертеді.
Фотохимиялық реакцияларға өсімдіктегі фотосинтез, бояулардың одуы, сәуле әсерінен ыдырау реакциясы, суретке түсіру құбылысы және тағы басқа процестер мысал болады. Фотохимиялық реакциялар газдарда да, сұйықта да, каттызаттарда да жүребереді. Алғашқы рет 1817 жылы К. Гроттус тек системаға дарыған сәуле ғана химиялық өзгеріс туғызатынын анықтады. Ал, 1855 жылы Р. Бунзен хлор мен сутек арасындағы реакциядан шығатын өнімнің мөлшері әрекеттесетін газ қоспасына түсетін сәуле жарықтығы мен сәуле түскен уақытқа пропорционалдығын көрсетеді. К. А. Тимирязев (1875) және Вант-Гофф (1904) сәуле әсерінен жүретін реакциялардағы химиялық өзгерістерге тап болатын заттардың және осы тұста жаңадан түзілетін өнімнің мөлшері оларға дарыған сәуле энергиясына тура пропорционал болатынын ашты. Сәуле табиғатының (1910) кванттык құрылымынанықтаған жаңалық фотохимиялық процестердің негізгі теориялық жағдайын қалыптастыруға мүмкіндік туғызды. 1912 жылы А. Эйнштейн ашқан фотохимиялық эквиваленттік заңы аса маңызды бетбұрыстың бірі: алғашқы фотохимиялық айналу актісіне кезіккен молекула саны осында дарыған сәуле квантының санына тең. Фотохимиялық реакциялардың бастапқы өнімдері өте тұрақсыз болып олар бастапқы күйіне қайтадан өтуі немесе тұрақты фотоөнімдердің таралымы өте аз болып , оларды қарапайым физико - химиялық әдіспен анықтау мүмкін болмайды . Бастапқы фото өнімді анықтауға арналған әдістеме ол - импульсты фотолиз әдістемесі . Бұл әдістемеде үлгі күшті жарықпен жарықталынады . Ол үлгі молекулаларының көпшілігін бір уақытта қозған күйге өткізеді . Пайда болған қозған фото өнімдердің спектрін анықтауға болады . Олар бірнеше микро немесе миллисекунд аралығында жоғалып кетеді . Осындай өнімдерін анықтау және оларды талдау олардың жарықты жұту спектрін және "өмір сүру" уақытын өлшеу арқылы жүргізіледі . Импульстік фотолиз әдісі қалыпты температурада ерітіндіде триплетті молекулалардың жойылуын тікелей бақылауға мүмкіншілік береді . Фотобиологиялық процесстерге биологиялық маңызды қосылымдардың жарықты жұтуынан басталатын және физиологиялық реакциямен аяқталатын процесстер жатады. Барлық фотобиологиялық процесстерде жарықтың энергиясы химиялық түрлендірулердің активациялық тосқауылдарынан өту үшін қолданылады. Жарықтын әсерінен қозған молекуланың реакциялық қабілеттігіне бірқатар факторлар әсерлерін тигізеді. Реакцияға түсу қабілеті қозған электронның энергетикалық деңгейінің қалпына тәуелді.Бұл деңгей энергетикалық тосқауылдан өтуді қамтамасыз етеді. Фотохимиялық рекцияның орындалуында қозған қалыптың өмір сүру уақытының маңызы аса зор, өйткені бұл уақыттың ішінде молекула артық энергияны сақтайды. Сондықтан көптеген фотохимиялық реакцияларға триплетті қозған қалыптағы молекулалар қатысады, өйткені мұндай молекулалардың синглетті қалыппен салыстырғанда өмір сүру уақыты анағұрлым көп болады. Оның үстіне мұндай молекула бирадикал болып табылады. Барлық фотохимиялық реакциялар біркванттық механизм бойынша жүреді (реакцияға түсетін молекула тек қана жарықтың бір квантын жұтады). Тек қана күшті лазерлі сәулеленудің әсерінен молекула екінші квантты жұтуға үлгере алады да бір молекуланың екіфотонды қозуы пайда болады және молекула жоғары қозған деңгейлерге көшеді. Бірақ тек қана фотосинтез кезінде жарық сәулелердің энергиясы өнімдердің (глюкоза) химиялық байланыстарының энергиясы түрінде жинақталады, өйткені бастапқы заттармен (СО2 және Н2О) салыстырғанда олардың еркін энергиясының қоры молдау болады. Басқа фотобиологиялық процесстерде жарық фотохимиялық реакцияларға әкелетіндігіне қарамастан, реакцияның өнімдерінде артық еркін энергияның молшері бастапқы заттармен салыстырғанда көп болмайды. Бірақ фотохимиялық кезеңнен кейін жүретін жарық шығарусыз кезеңдерде күрделі физиологиялық-биохимиялық түрленулердің нәтижесінде биоқұрылымдарда энергияның мөлшері жоғары болуы мүмкін. Ондай түрлендірулердің (жарықтың морфогензге, пигменттердің синтезіне, дем алуға фотостимуляциялық әсері) жалпы энергиялық эффектісі өте жоғары болғанымен тікелей жарық сәулелерінің энергиясы жинақталмайды. Фотобиологиялық процесстердегі айналымдардың тізбегі: хромофорлық топпен жарықты жұту және электрқозған қалыптардың пайда болуы - электронды қозудың энергиясының миграциясы бірінші фотофизикалық акт және бірінші фотоөнімдердің құрылуы - аралық кезеңдер бірінші тұрақты химиялық өнімдердің құрылуы физиологиялық-биохимиялық процесстер ақырғы фотобиологиялық өнім. Барлық белгілі фотобиологиялық процесстер екі топқа бөлінеді: негативті (деструктивтік) және позитивтік (реттеуші) фотобиологиялық процесстер. Негативті фотобиологиялық процесстердің ағзадағы екі түрі болады: фототоксикалық және фотоаллергиялық. Фототоксикалық эффекттерге аллергиялық реакциялармен қатар жүрмейтін, терінің не көздің зақымданулары жатады. Олардың клиникасынка эритема, эдема, пигментация, көз жанарының бұлдырауы және т.б.жатады. Фотоаллергиялық эффекттерге аллергиялық сенсибилизацияның бірінші иммунологиялық механизмі кіреді. Позитивті фотобиологиялық эффекттерге көру қабілеті, фотопериодизм (тәулік және жыл ішіндегі тіршілік циклдерін жарық-қараңғы фазаларының ауысуы арқылы реттеу). Адам мен сүтқоректі жануарларда фотопериодизмнің рецептор көздері бар, кейбір құстарда - гипоталамус, балықтарда - эпифиз, жәндіктерде - ми. Тағы бір позитивті механизм - ультракүлгін әсерінен провитаминдерден Д витаминнің құрылуы. Өсімдіктерде маңызды фотобиологиялық процесстер - фотосинтез, фототаксис, фототропизм және фотопериодизм. Сонымен, фотобиологиялық процесстердің көптігіне қарамастан олардың әр қайсысының құрамына келесі кезеңдер кіреді: 1. Жарық квантын жұту 2. Энергия алмасуының молекула ішіндегі процесстері 3. Энергияның көшуі 4. Біріншіфотохимиялық акт. 5. Фотохимиялық өнімдердің жарықсыз өзгерулері, тұрақты өнімдердің құрылуымен аяқталады 6. Фотоөнімдердің қатысуымен жүретін биохимиялық реакциялар 7. Жарық әсеріне жалпыфизиологиялық жауап. Биофизиканы тек қана бірінші бес процесс қызықтырады. Әр түрлі толқынды жарық сәулелерінің әсер ету сипаттамалары ерекше. Адамға көбінесе жарық аймағының үлкен жиынтығы өз әсерін тигізеді. Адамның ағзасына тигізетін биологиялық әсерінің сипаттамасына сәйкес барлық спектралды аймақты былай етіп бөледі: Инфрақызыл аймақ (толқындардың ұзындығы 750 нм астам) жылулық эффекттер үшін жауапты. Көрінетінаймақ (400-750 нм) көру, фотопериодизм. Ультракүлгін аймақ (200-400 нм) үш аймаққа бөлінеді: а) қысқатолқынды УК-C (200-280 нм) б) ортатолқынды - УК-В (280-315 нм) в) ұзынтолқынды - УК-A (315-400 нм) Күннің сәулелерінің экологиялық УК компонетіне 290 нм. ұзын толқындар жатады, қысқатолқынды УК сәулелері жерге дейін жетпейді, өйткені олар атмосфераның озонында жұтылады. жүктеу/скачать 74,05 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|