Фотохимические реакции. Законы фотохимии

Фотохимическими реакциями называют реакции, идущие под действием света. В этом случае энергия поглощенного кванта трансформируется в энергию химической связи.

Виды фотохимических реакций:

· Фотоокисление (в фотосинтезе)

· Фотовосстановление

· Фотоизомеризация (реакции превращения фотопигмента в палочках)

· Фотодиссоциация

Законы фотохимии:

1. Гротгуса – Дрейпера: фотохимическое действие оказывает поглощенный свет.

2. Эквивалентности: один квант вызывает один фотохимический акт.

3. Правило Бунзена – Роско: количество фотопродукта зависит от дозы облучения P=I t.

, то

Скорость фотохимических реакций пропорциональна количеству квантов, поглощенных в единицу времени:

Но следует учесть, что не все поглощенные кванты вызывают фотохимическую реакцию, поэтому следует учесть квантовый выход реакции – j, определяющий отношение числа квантов участвующих в химической реакции к общему числу поглощенных квантов.

В результате скорость будет равна:

Скорость поглощения квантов пропорциональна интенсивности падающего света (I₀), концентрации вещества (c), участвующего в поглощении и эффективному поперечному сечению молекулы- площади (S):, при попадании в которую, квант поглощается:

С учетом квантового выхода реакции, уравнение примет вид:

Решая дифференциальное уравнения имеем:

; и далее, интегрируя, имеем:

В итоге с учетом константы интегрирования:

js = s – поперечное сечение фотореакции, это площадь, при попадании в которую, квант не только поглощается, но и вызывает реакцию.

Можно заключить, что концентрация реагирующего вещества убывает экспоненциально в зависимости от интенсивности действующего света.