Ланцюгові реакції. Фотохімічні реакції

Численні реакції, що протікають у живих організмах, мають ланцюго-вий характер. При здійсненні ланцюгових реакцій важливу роль відіграють активні частинки. Їх роль виконують вільні атоми чи радикали з ненасиченою валентністю, а також молекули, іони чи частинки, що мають над-лишок енергії.

Розглянемо, наприклад, механізм розвитку ланцюгової реакції в суміші газоподібних Cl₂ та H₂:

Н₂(г) + Cl₂(г)  2HCl (г).

Процес розпочинається з отримання кванту променевої енергії молекулою Cl₂ (чи Н₂), що призводить до розпаду її на два активних атоми    Сl q (чи Н q):

Cl₂ + h n  Сl q + Сl q.

Далі здійснюється ланцюг актів, при яких активний атом Хлору взаємодіє з молекулою Н₂, утворюючи молекулу HCl і активний атом Гідрогену, який при взаємодії з молекулою Cl₂ знову утворює молекулу HCl і активний атом Хлору:

Сl q + Н₂  HCl + Н q

Н q + Cl₂  HCl + Сl q і т.ін.

Розрив цього ланцюга послідовних елементарних актів може здійснитись, наприклад, у результаті рекомбінації двох активних атомів Хлору (Гідрогену) в молекулу Cl₂, причому надлишок енергії, який вони мають, віддається третьому тілу (наприклад, стінці посудини):

 Сl q + Сl q  Cl₂.

Хімічні реакції, що відбуваються під дією світла, називаються фото-хімічними. Прикладів фотохімічних реакцій можна навести безліч. Наприклад, суміш газів водню та азоту, аргентум бромід розкладаються з виділенням металічного срібла (використовується у фотографії), процес відбілювання тканин оксигенвмісними сполуками Хлору також здійснюється під впливом світла і т.ін. До числа фотохімічних процесів належать і реакції фотосинтезу, в результаті яких у зелених рослинах із карбон(IV) оксиду і води утворюються різні органічні сполуки, головним чином, вуглеводні.

Усі фотохімічні процеси підлягають закону Гроттуса: хімічне пере-творення речовини може бути викликано лише тим світлом, яке цією речовиною поглинається. Відбиті промені, а також промені, що пройшли крізь нього, не викликають ніяких хімічних перетворень. Між кількістю променевої енергії, яка поглинута молекулами даної речовини, і кількістю атомів чи молекул хімічної сполуки, що фотохімічно прореагували, існує співвідношення, яке виражається законом фотохімічної еквівалентнос-ті Ейнштейна: кількість атомів чи молекул, що підлягають первин-ному фотохімічному перетворенню, дорівнює кількості поглинутих ним квантів світла.

Задля судження, чи застосується закон Ейнштейна для даної хімічної реакції, користуються поняттям про квантовий вихід реакції. Квантовим виходом реакції називається відношення кількості молекул чи атомів, що прореагували в результаті сукупності усіх попередніх реакцій, до кількості поглинутих квантів (фотонів), тобто:

g =	кількість молекул, що прореагувала	(104)
	кількість поглинутих фотонів

У табл. 15 наведені квантові виходи деяких фотохімічних реакцій.

Таблиця 15. Квантові виходи деяких фотохімічних реакцій

Вихідні речовини	Продукти реакції	Довжина хвилі, м	Квантовий вихід
Cl2, H2	HCl	(3, 03-5) ´ 10-7	104-106
Br2, H2	HBr	(5-5, 78) ´ 10-7	0-2
CH3COCH3	C2H6, CO, CH4	3, 13 ´ 10-7	0, 2

Як видно із табл. 15, квантовий вихід не для усіх фотохімічних реакцій дорівнює одиниці. Пояснюється це тим, що в деяких випадках після фотохімічних реакцій відбуваються вторинні так звані темнові реакції, в результаті чого на один поглинутий фотон доводиться не одна, а декілька молекул продукту реакції. Наприклад, у вказаній табл. 15 реакції взаємодії водню та хлору на один поглинутий фотон приходиться близько 100 000 молекул, які прореагували, що пояснюється у даному випадку ланцюговою реакцією. Відомі також фотохімічні реакції з квантовим виходом менше одиниці. Причини цього явища можуть полягати у тому, що частина фотонів поглинається сторонніми речовинами, що знаходяться у суміші з реагуючими речовинами. В окремих випадках понижений квантовий вихід обумовлений зворотністю хімічної реакції, а також передачею енергії деякими молекулами, що поглинули фотони, іншим молекулам у процесі взаємних зіткнень.

Лабораторна робота

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: