Жарықтың химиялық әсері. Физика, 11 сынып, қосымша материал 2.

Жарықтың химиялық әсері тек жарықтың әсерінен болатын бірнеше химиялық түрленулерден көрінеді. Жарықтың әсерінен болатын химиялық реакциялар фотохимиялық реакциялар деп аталады.

Фотохимиялық реакциялар синтез жолымен де (бастапқы материалдардың молекулаларынан күрделі материалдардың күрделі молекулаларын қалыптастыру) немесе ыдырау жолымен (жарық әсерінен күрделі молекулалардан қарапайым молекулалардың түзілуі) жүре алады.

Фотохимиялық реакциялар көбінесе екінші реттік химиялық түзілімдерде жүреді.

Бірінші реттік фотохимиялық реакцияға қатысатын зат массасы зат сіңірген жарық сәулесінің энергиясына пропорционал екендігі анықталды.

Әр фотохимиялық реакция үшін шекті жиілік болады, ол осы реакцияның қызыл шекарасы деп аталады. A <ν₀ жиілігі бар жарық бұл фотохимиялық реакцияны тудырмайды.

Фотохимиялық реакциялардың заңдылықтары кванттық теория негізінде түсіндіріледі: молекулалардағы атомдар химиялық байланыстар арқылы бірге жүреді. Егер фотон молекуласы сіңірген энергия химиялық байланысты бұзуға жеткілікті болса (ν≥ν0), онда фотохимиялық реакция жүреді, егер ν <ν0 болса, онда реакция болмайды

Көптеген фотохимиялық реакциялар табиғатта және технологияда үлкен рөл атқарады.

Ең маңызды фотохимиялық реакциялар ағаштар мен шөптердің жасыл жапырақтарында, инелер мен көптеген микроорганизмдерде болады. Жапырақтары ауадан көмірқышқыл газын сіңіреді және молекулаларын оның құрамдас бөліктеріне бөледі: көміртегі мен оттегі. Бұл орыс биологы К. А. Тимирязевтің анықтауы бойынша күн спектрінің қызыл сәулелерінің әсерінен хлорофилл молекулаларында болады. Жерден алынған басқа элементтердің атомдарын көміртегі тізбегіне қосу арқылы өсімдіктер ақуыздардың, майлардың және көмірсулардың молекулаларын - адамдар мен жануарларға тамақ жасайды. Мұның бәрі күн сәулесінің энергиясының арқасында болады. Сонымен қатар, мұнда энергияның өзі ғана емес, сонымен бірге ол кіретін нысанда да маңызды. Сонымен, фотосинтез дегеніміз өсімдіктер мен кейбір микроорганизмдерде оттегінің бөлінуімен жарықтың әсерінен көмірсулардың түзілу процесі.

Жарықтың химиялық әсері фотографияның негізінде жатыр. Фотосурет тақтасының сезімтал қабаты желатинмен қиылысқан күміс бромидтің (AgBr) кішкентай кристалдарынан тұрады. Фотондардың кристаллға енуі жеке бром иондарынан электрондардың бөлінуіне әкеледі. Бұл электрондарды күміс иондары ұстайды, ал аз мөлшерде бейтарап күміс атомдары кристалда түзіледі.

Молекуланың ыдырауы схемаға сәйкес жүреді:

Ag * - белсенді түрде қозғалатын күміс атомы. Br + - оң бром ионы, e- электрон. Әзірлеушінің әрекеті бойынша бром ериді, ал қалған күміс атомдары теріс кескін береді, содан кейін теріс реакцияланбаған күміс бромидін ерітетін фиксатормен өңделеді.

Фотография ғылым мен техникада кең таралды. Қазіргі заманғы жетістіктер фотосуретті көрінетін жарықта ғана емес, қараңғыда да (инфрақызыл сәулелерде) түсіруге мүмкіндік береді. Фотография сонымен қатар фильмдерде дыбыс жазу үшін қолданылады.

Күннің бетінің қоюланып кетуі және күйдірудің пайда болуы да жарықтың химиялық әсерінің мысалдары болып табылады.

Фотосинтездің жүру барысы

Фотосинтезді зерттеу барысындағы ең басты мәселелердің бірі — осы процестің өсімдіктердің жасыл жапырақтарында жүзеге асуы құбылысын ашу. Бұл сұраққа нақты жауап берген неміс ғалымы Т.В.Энгельман болды. Ол фотосинтез процесінің хлоропластарда жүретінін дәлелдеу үшін жасушаның әр түрлі бөліктерін кішкене сәуле шоқтарымен жарықтандыруға болатын микроскоп құрастырды. Жасушаның жеке бөліктерін жарықтандыра отырып, оның қай бөлігінің фотосинтезге кабілетті екенін зерттеді. Сөйтіп, ол жасушаның қай бөлігі фотосинтез процесі үшін жарық қабылдағышы бола алатынын дәлелдеді. Фотосинтездік белсенділікке талдау жасау үшін ол тек анаэробты жағдайды ғана талдап алды. Ол үшін қозғала алатын және оттектің концентрациясы жоғары болатын аймақ бағытына қарай жылжитын бактерияларды қолданды. Сонда Т.В.Энгельман бактериялардың жасушаның жарық түскен хлоропластарына жылжитынын басқа жарық түскен органоидтеріне жылжымайтынын байқаған. Бұдан Энгельман: "Хлоропластар жасушалары оттек орталығы болып табылады және фотосинтез процесі нәтижесінде оттек бөлінеді" деген тұжырым жасаған. Сонымен фотосинтез процесі кезіндегі жарықтың сіңірілуі мен оттектің бөлінуі тек хлоропластарда жүретіні анықталды.

Фотосинтез процесі екі сатыға бөлінеді. Жарық және қараңғы фазалары. Жарық фазасының реакциялары хлоропластың бетіндегі мембраналық түзілім — ламеллада жүрсе, караңғы фазасының реакциялары хлоропласт денесінде немесе стромасында өтеді. Фотосинтездің жарық фазасы реакцияларының әлементарлық өлшем бірлігі — квантосомалар болып табылады. Оның құрамына хлорофилдің 230 молекуласы және электрон тізбегін тасымалдауға қатысатын нәруыздар — цитохром b, с және ферредоксин кіреді. Тек фотосинтез процесі ғана Жерде органикалық заттардың жиналуын қамтамасыз етеді. Барлық тірі организмдер үшін өмір сүруге қажетті жағдайлар осы процестің нәтижесінде жүзеге асады. Қазіргі уақытта адамдар маңызды энергия көзі ретінде ежелгі өсімдік организмдері әрекеттерінің нәтижесінде пайда болған — тас көмірді, мұнай мен газды пайдаланады. (Биология пәні мұғаліммен кіріктірілген сабақ желісе бойынша осы ақпараттарды ауызша алу немесе сыныптың бір оқушысына алдына ала зерттеу тақырыбы ретінде жұмыс беріліп қою керек)

Жарықтың фотографиядағы қызметі

Фотография - фотосезгіш материалдарда кескінді алудың және физикалық немесе басқа процестер кезіндегі сәулеленулерді тіркеудің тәсілдері.^[1]

Фотография процесі төмендегідей кезеңдерден тұрады:ЖСҚ-тың кескінін не сигнал әсеріне сәйкес жарықталынуы; түскен жарық әсерінен ЖСҚ–та химиялық не физикалық өзгерістердің күшейе түсуі;алынған кескінді( не сигналды) ұзақ уақыт сақтауға мүмкіндік беретін өзгерістердің тұрақтануы;алынған кескінді тексеру,санау,өлшеу, т.б. Фотография кинемотография мен түрлі түсті фтографияның пайда болуына жол ашты. Мұның өзі фотографияның адам өміріндегі рөлі мен мәнін арттырды. Ақпарат пен құжат дайындауда,кино өнерінде, полиграфияда және ғылым мен техниканың көптеген саласында фотография негізгі құрал ретінде пайдаланылады.