ФОТОЗБУДЖЕНОГО ОБОЛОНОК АТОМІВ І ІОНІВ

ФОТОЗБУДЖЕНОГО є квантовим процесом, в якому оболонка атома або іона поглинає цілком певну дискретну порцію енергії поля. Різниці енергетичних рівнів атома або іона визначають лінійчатий спектр поглинання, що характеризує даний хімічний елемент, його своєрідну «візитну картку». Щоб поглинання відбулося, необхідно виконання квантового умови:

Тут позначено:

h - постійна Планка,

W - енергія стану електрона в атомі, йоні, молекулі,

у - частота випромінювання.

Послідовність процесів можна представити наступною схемою. Поглинаючи квант енергії поля, електрон в атомі переходить (на порівняно короткий, близько 10 8 с, період часу) в збуджений стан.

При цьому змінюється форма валентної електронної оболонки, а отже і хімічна активність атома або іона. Стають можливими варіанти реакцій, які в звичайних умовах не реалізуються. У ряді випадків це призводить до небажаних ефектів, наприклад спостерігаються вибухи газових сумішей при спалаху ультрафіолетового світла. Час життя атома в збудженому стані не перевищує десятків наносекунд, після чого система повертається в нормальний стан. Згідно із законом збереження енергії, що випромінюється при зворотному переході квант світла має таку ж частоту і довжину хвилі, що і раніше поглинений квант поля.

Однак атом як би «забуває» напрям імпульсу поглиненого кванта, так що всі напрямки вильоту випромінюваного кванта виявляються рівноімовірними. Тому тільки невелика частина випромінюваних квантів спрямована по променю світла, падаючому на речовину. Решта розсіюються в усіх напрямках, що створює видимість поглинання енергії світла. Насправді відбувається його квантове розсіювання без зміни частоти і довжини хвилі.

Багато складні за складом і будовою молекули часто мають кілька можливих форм розташування своїх фрагментів. Кажуть про цис- і транс -конформаціях органічних сполук. Різниця в розташуванні частин молекули обумовлює відмінність рівнів потенційної енергії цис- і Гранса-форм.

Якщо енергія квантів випромінювання дорівнює різниці енергії двох конформацій, то спостерігається ФОТОЗБУДЖЕНОГО оболонки молекули. Як приклад розглянемо конформаційні переходи в ретіна- ле, показані на рис. 60.

Перехід молекули ретиналя з цис-форми в транс-форму

Мал. 60. Перехід молекули ретиналя з цис-форми в транс-форму

При поглинанні світла з довжиною хвилі Л = 380 нм молекула чистого ретиналю переходить з цис-форми в транс-форму: 11-ол-транс- ретиналь. При цьому відбувається поворот «хвоста» молекули навколо осі зв'язку 11 і 12 атомів вуглецю так, що злам зникає, молекула набуває більш симетричну форму.

Цей ефект лежить в основі сприйняття світла людиною. В даний час відомо, що фотоприймачем служить родопсин - білкове з'єднання, в центрі якого вбудована молекула ретиналя. У новому оточенні перехід в Гранса-конформацію відбувається при поглинанні світла з довжиною хвилі X = 500 нм, це як раз відповідає максимуму спектра Сонця на рівні поверхні землі.

Зміна форми стимулює початок ланцюга хімічних реакцій з високим коефіцієнтом посилення сигналу, і в кінцевому рахунку в нервовій системі людини формується електричний імпульс, який біжить в мозок. Таким чином, в процесі еволюції Природа підібрала для людини хімічна сполука, оптимальне для денного зору в сонячному світлі.

Розглянуті приклади показують, чому багато творів живопису «бояться» сонячного світла, а фармацевти рекомендують зберігати ліки в темряві. Адже в спектрі Сонця є інтенсивна компонента УФ-випромінювання, здатного викликати ФОТОЗБУДЖЕНОГО молекул фарб або ліків і стимулювати тим самим початок таких хімічних реакцій, які в звичайних умовах нс відбуваються.

 
Переглянути оригінал
< Попер   ЗМІСТ   ОРИГІНАЛ   Наст >