Номер 4, страница 274 - гдз по физике 11 класс учебник Мякишев, Буховцев

4. Какие реакции называются фотохимическими?

4. Фотохимическими реакциями называют химические реакции, которые протекают под действием света (видимого, ультрафиолетового или инфракрасного излучения). В этих реакциях энергия световых квантов (фотонов) поглощается молекулами реагирующих веществ, что приводит к их переходу в возбужденное состояние. Возбужденные молекулы обладают избыточной энергией и высокой реакционной способностью, что инициирует их дальнейшие химические превращения.

Ключевые особенности фотохимических реакций:
– Инициирование светом: Реакция начинается только при облучении светом определенной длины волны. Согласно первому закону фотохимии (закон Гротгуса-Дрейпера), химическое действие может произвести только тот свет, который поглощается системой. Энергия поглощаемого фотона $E$ должна быть достаточной для возбуждения молекулы. Она связана с частотой света $\nu$ и длиной волны $\lambda$ соотношением Планка: $E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$, где $h$ — постоянная Планка, а $c$ — скорость света.
– Селективность: Подбирая определенную длину волны света, можно избирательно возбуждать молекулы одного типа в смеси веществ или даже конкретные химические связи внутри молекулы. Это позволяет проводить реакции с высокой селективностью, которые трудно осуществить термическими методами.
– Слабая зависимость от температуры: Скорость фотохимических реакций, как правило, слабо зависит от температуры, поскольку основная энергия активации сообщается молекулам за счет поглощения фотонов, а не за счет энергии теплового движения.

Примерами фотохимических реакций служат многие природные и технологические процессы:
Фотосинтез: важнейший биохимический процесс на Земле, в ходе которого зеленые растения и некоторые бактерии используют энергию солнечного света для синтеза органических веществ (глюкозы) из неорганических (углекислого газа и воды).
$6\text{CO}_2 + 6\text{H}_2\text{O} \xrightarrow{\text{свет, хлорофилл}} \text{C}_6\text{H}_{12}\text{O}_6 + 6\text{O}_2$
Образование и разрушение озона в стратосфере: Молекулы кислорода под действием жесткого ультрафиолетового излучения Солнца распадаются (фотодиссоциируют) на атомы, которые затем, соединяясь с другими молекулами кислорода, образуют озон.
$\text{O}_2 + h\nu \rightarrow \text{O} + \text{O}$
$\text{O} + \text{O}_2 \rightarrow \text{O}_3$
Зрение: процесс восприятия света в глазу основан на фотохимической реакции изомеризации молекулы ретиналя в фоторецепторных клетках сетчатки.
Фотография: в основе классической пленочной фотографии лежит реакция разложения галогенидов серебра (например, бромида серебра AgBr) под действием света с образованием металлического серебра, которое формирует скрытое изображение.
$2\text{AgBr} \xrightarrow{h\nu} 2\text{Ag} + \text{Br}_2$
Синтез витамина D: в коже человека и животных под действием ультрафиолетовых лучей из 7-дегидрохолестерина образуется витамин D₃.

Ответ: Фотохимические реакции — это химические реакции, которые инициируются, ускоряются или в целом протекают под действием поглощенного веществом света (электромагнитного излучения).