ФОТОХИМИЯ

ФОТОХЙМИЯ — раздел химии, посвященный изучению химических превращений, к-рые протекают под действием светового излучения.

Предметом изучения Ф. служат фотохимические реакции (см.), в т. ч. имеющие важнейшие общебиол. и мед. значение, напр, фотосинтез (см.), биосинтез витаминов (см.), преобразование световой энергии при функционировании зрительных пигментов (см.) в процессе зрения (см.) и др.

Большой фактический материал о фотохим. превращениях органических и неорганических веществ, накопленный в 18 — начале 19 вв. дал возможность сформулировать первые представления о природе фотохим. процессов. В 1818 г. Грот-гус (Ch. J. D. Grothus) отверг бытовавшую до тех пор гипотезу о тепловом механизме хим. действия света (см.) и сформулировал положение, согласно к-рому причиной хим. действия может быть только такой свет, к-рый поглощается телом (закон Гротгуса). В 1839 г. Дагерр (L. J. М. Daguerre) изобрел фотографию, основанную на фотохим. разложении галогенидов серебра.

Согласно квантовой теории (см.) лучистая энергия распространяется в виде дискретных порций, называемых квантами, или фотонами.

В 20 в. был сформулирован закон квантовой эквивалентности (закон Эйнштейна — Штарка), по к-рому каждый поглощенный квант (фотон) в первичном акте способен активировать только одну молекулу. Для Ф. этот закон справедлив только в том смысле, что при поглощении одного фотона образуется одна возбужденная молекула (см. Молекула, возбужденные состояния молекул), однако подвергаться хим. превращениям может только какая-то их часть, остальные молекулы подвергаются дезактивации или обратной реакции. В случае цепных реакций (см.) один фотон может вызвать превращение большого числа молекул. В 1862 г. была установлена корреляция между количеством продукта фотохим. реакции, интенсивностью света и временем облучения (количество продукта фотохим. реакции пропорционально произведению интенсивности падающего света на время его воздействия), получившая название закона Бунзена—Роско {еж. Бунзена—Роско закон)* В середине 20 в. благодаря успехам спектроскопии, квантовой химии и кинетики стало возможным изучать фотохим., в т. ч., фотобиол. реакции, с применением теории элементарного хим. акта.

Из всего спектра электромагнитного излучения для Ф. имеет значение лишь узкая область, включающая ближнее УФ-излучение и видимое излучение (длина волны 200— 760 нм). Это объясняется тем, что именно в данной области энергия фотонов соизмерима с энергией хим. связей и, следовательно, поглощение света может иметь фотохим. эффект.

При поглощении фотона электрон с внешней орбиты переходит на более высокую орбиту, а атом (молекула) из основного состояния — в возбужденное. Поглощение фотона происходит только в том случае, когда его энергия точно равна разности энергий возбужденного и основного энергетичес них у ровней молекулы, поглощающей свет. Кроме энергетических условий, вероятность поглощения фотона зависит также и от разрешенности перехода в возбужденное состояние. Возбужденная поглощенным фотоном молекула подвергается затем дезактивации, к-рая может быть реализована фотофизически путем излучения—флюоресценции (см.), фосфоресценции (см.), путем безызлучательной конверсии (возвращение молекулы в исходное состояние и выделение тепла) или фотохимически — с образованием новых хим. веществ.

Исследования по фотохимии в СССР и за рубежом проводятся в ун-тах на кафедрах физической химии, биофизики, биохимии и физиологии растений и др., а также в химических ин-тах и лабораториях. Библиогр.: Барабой В. А. Биоло

гическое действие ультрафиолетового освещения, У СП. совр. биол., т. 94, в. 2 (5), с. 269, 1982; Б а р л т р о п Д ж. и

Койл Д ж. Возбужденные состояния в органической химии, пер. с англ., М., 1978; Влад и м и р о в Ю. А. Фотохимия и люминесценция белков, М., 1965, библиогр.; Конев С. В. и Болотове к и й И. Д. Введение в молекулярную фотобиологию, Минск, 1971, библиогр.; О к а б e X. Фотохимия малых молекул, пер. с англ., М., 1981, библиогр.; Смит К. и X э н е у о л т Ф. Молекулярная фотобиология, пер. с англ., М., 1972; T e p е н и н А. Н. Фотоника молекул красителей и родственных органических соединений, Л., 1967; Т у р -

р о Н. Дж. Молекулярная фотохимия, пер. с англ., М., 1967, библиогр.

В. И. розенгарт.