Лекция №1. Введение

Фотохимия – раздел физической химии, который изучает химические реакции, возбуждаемые действием света и других видов лучистой энергии, а именно – излучениями ультрафиолетовой (УФ), видимой и инфракрасной (ИК) областей спектра, т.е. химические реакции, происходящие в результате поглощения света.

Имеется много фотохимических процессов, играющих важную биологическую роль, наиболее важные из них – фотосинтез и зрение. Фотосинтез – это образование на свету из углекислого газа СО₂ органических веществ и кислорода.

Масштабы фотосинтеза огромны – на Земле за год связывается 4 млрд. тонн углерода, примерно поровну на воде и на суше, при этом выделяется соответствующее количество кислорода. Стабильность содержания кислорода на земле обеспечивается непрерывно идущим процессом фотосинтеза. Суммарно реакцию фотосинтеза можно выразить следующим уравнением:

x СО ₂ + уН₂О ^hν (С)_х (Н₂О)_у + О₂

Исследование взаимодействия излучения с веществом представляет собой один из важных способов получения сведений об окружающем нас мире. Самый простой способ регистрации электромагнитного излучения – это зрение, с помощью которого мы делаем определенные заключения о предметах, их формах, размере, цвете и т.п.

Интересным следствием фотохимических процессов является хемилюминесценция в биологических системах, представляющих собой по существу процесс, обратный фотохимическому. Испускание света происходит за счет химических реакций, катализируемых ферментом.

Видимые участки электромагнитного спектра, представляющие интерес для фотохимиков, относятся к воспринимаемому человеческим глазом участку спектра с длиной волны от 400 до 800 нм. Термин «электромагнитный» точно определяет природу этого излучения, которое состоит из двух поперечных волн – электрической (вектор электрического поля Е) и магнитной (вектор магнитного поля Н), перпендикулярных друг другу и направлению распространения. Спектрами называются различные множества любых объектов, в которых отдельные элементы расположены в порядке убывания или возрастания, характеризующей ее величины либо какого-либо качества. Электромагнитный спектр простирается от гамма-лучей с коротко-волновой стороны (с очень высокой энергией) до радиоволн с длинноволновой стороны (с низкой энергией). Длины волн (λ) (лямбда) измеряют обычно в единицах, удобных для использования на данном участке электромагнитного спектра. Общепринятыми единицами для длины волны являются следующие: метры (м), сантиметры (см), миллиметры (мм), микрометры (мкм), нанометры (нм), ангстремы (Å), где 1 Å = 10^{-8 см, 1 нм=10-3} мкм = 10^{-6 мм =10-9 м. Часто используют еще две единицы: микрон (μ, мкм) – микрометр, и миллимикрон (}m_μ, ммкм) – нанометр.

Таблица 1.