Номер 4, страница 138 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

4. При каком условии протекает фотохимическая реакция?

4. Фотохимическая реакция — это химическая реакция, которая инициируется (запускается) поглощением энергии в виде света (электромагнитного излучения). Основным и необходимым условием для протекания такой реакции является поглощение кванта света (фотона) молекулой реагирующего вещества.

Рассмотрим это условие более подробно:

1. Поглощение света: Молекула-участник реакции должна быть способна поглощать свет определенной длины волны (т.е. определенной энергии). Когда молекула поглощает фотон, она переходит из основного электронного состояния в возбужденное. В этом состоянии молекула обладает избыточной энергией, становится химически более активной и может вступать в превращения, невозможные или затрудненные в обычном (основном) состоянии.

2. Энергия фотона: Энергия поглощенного фотона должна быть достаточной для инициирования химического превращения. Энергия фотона $\text{E}$ связана с частотой света $\nu$ и длиной волны $\lambda$ соотношением Планка:

$E = h\nu = \frac{hc}{\lambda}$

где $\text{h}$ — постоянная Планка, а $\text{c}$ — скорость света в вакууме. Эта энергия должна быть, как минимум, равна энергии активации реакции, чтобы она могла начаться. Часто этой энергии достаточно даже для разрыва химических связей в молекуле, что приводит к образованию высокоактивных частиц (свободных радикалов или ионов), которые затем вступают в дальнейшие реакции.

3. Специфичность (избирательность): Разные вещества поглощают свет в разных областях спектра (ультрафиолетовой, видимой, инфракрасной). Это означает, что, облучая реакционную смесь светом строго определенной длины волны, можно избирательно активировать только один тип молекул, запуская желаемую реакцию и избегая побочных процессов. Это одно из ключевых преимуществ фотохимии.

Примерами фотохимических реакций являются: фотосинтез в растениях, где энергия солнечного света используется для превращения углекислого газа и воды в глюкозу и кислород; образование и разрушение озона в стратосфере под действием ультрафиолетового излучения Солнца; процесс зрения у животных, начинающийся с фотохимической реакции изомеризации молекулы ретиналя в сетчатке глаза; синтез витамина D в коже человека под воздействием ультрафиолетовых лучей.

Таким образом, без воздействия света (фотонов) с соответствующей энергией фотохимическая реакция не протекает.

Ответ: Фотохимическая реакция протекает при условии поглощения молекулами вещества квантов света (фотонов), энергия которых достаточна для инициирования химического превращения (например, для преодоления энергетического барьера реакции или для разрыва химических связей).