Задание 3, страница 136 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 3

Приведите примеры химического действия света.

Химическое действие света заключается в инициировании или ускорении химических реакций под воздействием световых квантов (фотонов). Энергия света, поглощаемая молекулами, приводит к их возбуждению и последующим химическим превращениям. Такие реакции называются фотохимическими. Ниже приведены несколько примеров этого явления.

Фотосинтез. Это важнейший биохимический процесс на Земле, в ходе которого зеленые растения, водоросли и некоторые бактерии используют энергию солнечного света для синтеза органических веществ из неорганических. Под действием света в присутствии пигмента хлорофилла углекислый газ и вода преобразуются в глюкозу (углевод) и кислород. Этот процесс обеспечивает пищей практически все живые организмы и пополняет атмосферу кислородом. Суммарное уравнение фотосинтеза: $6CO_2 + 6H_2O \xrightarrow{свет, хлорофилл} C_6H_{12}O_6 + 6O_2$.

Аналоговая фотография. Процесс получения изображения на фотопленке или фотобумаге основан на светочувствительности галогенидов серебра (например, бромида серебра $AgBr$). Когда свет попадает на фотоэмульсию, в кристаллах бромида серебра происходит фотохимическая реакция разложения. Ионы серебра восстанавливаются до металлического серебра, образуя скрытое изображение, которое затем становится видимым при химической обработке (проявлении). Упрощенно реакцию можно записать так: $2AgBr \xrightarrow{свет} 2Ag \downarrow + Br_2$.

Зрение. Способность видеть является результатом сложной цепи процессов, начинающейся с фотохимической реакции в сетчатке глаза. В светочувствительных клетках (палочках и колбочках) содержится зрительный пигмент родопсин. Его ключевой компонент — молекула ретиналь — при поглощении фотона света мгновенно меняет свою пространственную конфигурацию (происходит цис-транс-изомеризация). Это изменение формы запускает каскад биохимических реакций, который в конечном итоге генерирует нервный импульс, передаваемый в мозг для анализа.

Загар и синтез витамина D в коже. Под действием ультрафиолетовой (УФ) части солнечного спектра в коже человека запускаются важные химические процессы. Реакцией на УФ-облучение является усиленная выработка пигмента меланина — это и есть загар. Меланин поглощает УФ-лучи, защищая клетки кожи от повреждения. Одновременно с этим УФ-излучение инициирует в коже синтез витамина D, который необходим для регуляции кальциево-фосфорного обмена в организме.

Образование озонового слоя. В стратосфере на высоте 20–30 км под действием коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца происходит образование озона ($O_3$) из молекулярного кислорода ($O_2$). Сначала молекула кислорода расщепляется на два атома: $O_2 \xrightarrow{УФ-свет} O + O$. Затем каждый атом кислорода может соединиться с другой молекулой кислорода, образуя озон: $O + O_2 \rightarrow O_3$. Озоновый слой играет критически важную роль, поглощая большую часть жесткого ультрафиолета и защищая жизнь на планете.

Выцветание (деградация) красителей. Многие материалы, такие как ткани, краски, пластмассы, со временем теряют свой первоначальный цвет или разрушаются под длительным воздействием солнечного света. Это происходит из-за того, что фотоны света, особенно высокоэнергетичные фотоны УФ-диапазона, разрушают химические связи в молекулах красителей или полимеров. В результате изменяется их структура и, как следствие, их оптические свойства.

Ответ: Примерами химического действия света являются фотосинтез в растениях, процессы в аналоговой фотографии, механизм зрения у человека и животных, появление загара и синтез витамина D в коже, образование озона в атмосфере, а также выцветание красок и деградация некоторых материалов под действием света.