Химические световой энергии

Бунзен и Роско (1855), изучая идущую под действием света реакцию образования хлористого водорода нз водорода п хлора, установили, что химическое действие света (выражаемое в количестве получаемого продукта реакции) прямо пропорционально произведению интенсивности света I на время его действия 1. Эта зависимость носит приближенный характер, так как не вся поглощенная световая энергия всегда полностью расходуется на химический процесс. Есл[1 в одном случае при интенсивпости 1 за время прореагировало молекул, а в другом — в тон же системе при 2 и 2 — соответственно Л/г молекул, то математическим выражением закона будет условие [c.230]

Химическое превращение -- это качественный скачок, при котором исчезают одни вещества и образуются другие. Происходящая при этом перестройка электронных структур атомов, ионов и молекул сопровождается выделением или поглощением теплоты, света, электричества и т. п. — превращением химической энергии в другой вид энергии. [c.158]

Наиболее простым элементарным химическим процессом является диссоциация молекул под действием света. Этот процесс вызывает появление в молекулярных спектрах сплошных областей поглощения. Это объясняется тем, что молекула распадается на составные части, поэтому поглощение света уже не подчиняется законам квантовой механики (кинетическая энергия частиц — продуктов диссоциации—не квантуется). [c.61]

Если, наиример, смесь водорода и хлора, в которой при обычных условиях незаметно образования H I, осветить солнечным светом или светом горящего магния, то быстро образуется H I (со взрывом). Реакция имеет цепной характер, активация ее происходит за счет поглощения молекулами хлора квантов света. Энергия связи С1—С1 равна 242,83, а связи Н—Н 436,2 кДж/моль. Поэтому именно связь С1—С1 рвется легче и из молекул хлора образуются отдельные атомы l2 + //v = 2 l. Дальнейший источник активации — сама химическая реакция. [c.58]

Эти два соединения, хлорофилл и гем, играют важнейшую роль в сложном механизме поглощения солнечной энергии и ее превращении для использования живыми организмами. Мы уже знаем, что характерным свойством комплексов переходных металлов является наличие нескольких близко расположенных -уровней, что позволяет им поглощать свет в видимой области спектра и придает окраску. Порфириновый цикл вокруг иона Mg в молекуле хлорофилла выполняет такую же роль. Хлорофилл в растениях поглощает фотоны видимого света и переходит в возбужденное электронное состояние (рис. 20-22). Эта энергия возбуждения может инициировать цепь химических реакций, приводящих в конце концов к образованию сахаров из диоксида углерода и воды [c.255]

Изомеризация или диссоциация (мономолекулярное химическое тушение). Энергия возбуждения молекулы, поглотившей квант света, может пойти (прямо или после внутренней конверсии в колебательную энергию) на ее химическое преврашение, например изомеризацию или диссоциацию. И в этом случае обратимость процесса, имеющая место в вакууме, будет утрачена в присутствии посторонних молекул. Образовавшийся фотохимическим путем изомер или таутомер может, например, потерять один или несколько квантов при соударениях, и обратная конверсия в исходную электронно возбужденную форму станет невозможной. Подобно этому энергия рекомбинации диссоциированных частей молекулы может быть отдана посторонним молекулам, играющим роль третьих тел , так что молекула после рекомбинации должна получиться прямо в невозбужденном основном состоянии. В этом случае диссоциация остается химически обратимой, однако рекомбинация не точно обратна фотохимической диссоциации, так как рекомбинация происходит без хемолюминесценции. [c.165]

Раздел физической химии, посвященный изучению химических реакций, протекающих под действием излучений большой энергии, получил название радиационной химии. К числу излучений, вызывающих химические реакции, относятся все виды радиоактивных лучей, нейтроны, а также электроны, положительно и отрицательно заряженные ионы и лучи с энергией более 50 эВ (рентгеновские и у-лучи). В радиационной химии не рассматривается действие света, энергия квантов которого не превышает 12 эВ. Химические реакции, протекающие под действием излучений большой энергии, получили название радиолиза. [c.315]

В химической промышленности применяются разнообразные виды энергии электрическая, тепловая, ядерная энергия, химическая и энергия света. [c.200]

Действие ионизирующего излучения на течение химических реакций сходно с действием света, однако энергия этого излучения несравненно выше энергии света. Энергии излучений, применяющихся в радиационной химии, составляют приблизительно от 100 до 20 ООО кэв, тогда как энергия света не превышает 12—14 эв, а для видимой части спектра она значительно ниже . [c.50]

Получаемые теоретические выводы должны быть использованы для воспроизведения вне клетки некоторых простых фотореакций, сходных с реакцией фотосинтеза и представляющих практическую ценность для проблемы химического использования энергии солнечного света. С другой стороны, [c.361]

Круг вопросов, составляющих предмет физиологии растении, во многом определяется специфическими особенностями зеленых растений, являющихся объектом ее изучения. Наиболее важной специфической особенностью зеленых растений, отличающей их от всех других форм живых существ, следует считать способность использовать в качестве источника энергии электромагнитную энергию света и преобразовывать последнюю в свободную (химическую) энергию различных органических соединений. Именно это и позволяет зеленым растениям использовать в качестве источника пищи различные неорганические соединения, лишенные существенных запасов легко мобилизуемых форм свободной энергии. Поглощая неорганические соли и подвергая их разнообразным превращениям, зеленые растения обогащают энергией синтезируемые при этом органические соединения. Таким путем они создают основную материальную и энергетическую базу, необходимую для существования всех других форм организмов, населяющих нашу планету. В этом отношении зеленые растения принципиально отличаются от животных организмов, а также от бесхлорофилльных растений (грибы, бактерии и др.), существование которы.х возможно лишь при наличии органической пищи, содержащей соответствующие количества химической (свободной) энергии. [c.6]

Горение — сложный, быстро протекающий химический процесс взаимодействия горючего и окислителя, сопровождающийся появлением пламени, излучающего энергию в виде тепла и света. Этот процесс лежит в основе превращения химической энергии топлива в механическую в тепловых двигателях. [c.112]

Например, для всех растений жизненно важное значение имеет зеленый координационный комплекс магния, известный под названием хлорофилла. Комбинация магния и координированных вокруг него групп придает хлорофиллу электронные свойства, которыми не обладает данный металл или его ион в частности, хлорофилл способен поглощать видимый свет и использовать его энергию для химического синтеза. Все организмы, которые дышат кислородом, нуждаются в цитохромах, координационных соединениях железа, которые играют важную роль в процессах расщепления и сгорания пищи, а также в накоплении высвобождающейся при этом энергии. Более сложные организмы нуждаются в гемоглобине-еще одном комплексе железа благодаря координированным к железу группам гемоглобин связывает молекулы кислорода, не окисляясь при этом. Многие области биохимии на самом деле представляют собой не что иное, как прикладную химию координационных соединений переходных металлов. В данной главе мы познакомимся со строением и свойствами некоторых координационных соединений. [c.205]

В этой схеме можно выделить три группы реакций. В первую группу входит первичная реакция диссоциации хлора под действием света — реакция зарождения цепи. Характерной особенностью реакции (I) является то, что в результате нее возникают активные центры — атомы С1. Следует отметить, что активными центрами могут быть свободные атомы, как в рассматриваемой реакции, а также радикалы или химически активные молекулы, обладающие избытком внутренней энергии. [c.196]

К сожалению, устройства, превращающие химическую энергию в теплоту, а затем в механическую энергию, обычно имеют коэффициент полезного действия менее 50%. Солнечные батареи (осуществляющие прямое превращение солнечного света в электричество) или топливные элементы (непосредственно превращающие в электричество химическую энергию) выглядят очень многообещающей альтернативой нефти и могут способствовать более эффективному ее использованию. Но, к сожалению, в обозримом будущем мы будем продолжать сжигать нефть для удовлетворения наших потребностей в энергии. [c.202]

Таким образом, действительный прогресс в эволюции биохимических механизмов преобразования энергии сопряжен с совершенствованием биосинтезов пигментных систем, преобразующих лучистую энергию света в химические формы энергии. [c.105]

Зарождение цеии требует энергии и может быть вызвано поглощением квантов света, особо благоприятными соударениями, термической диссоциацией, химическим взаимодействием молекулы с атомами или ионами (на поверхности стенок или в объеме сосуда), действием ионизирующих излучений и т. п. В некоторых случаях процесс зарождения цепей оказывается гетерогенным и протекает на стенках реакционного сосуда. Например, в реакции [c.351]

В приведенных выше примерах метаболические возможности указанных цианобактерий и видов ТЫоЬасШиз оказались гораздо шире, чем необходимо для осуществления метаболизма по одному типу. В этом случае мы говорим о том, что данные организмы — факультативные фотолитоавтотрофы или хемолитоавтотрофы, т.е. осуществление данного типа метаболизма не является для них единственным и обязательным (облигатным). Организмы, способные одновременно использовать два источника углерода (СО2 + органические вещества) и/или энергии (например, энергию света + энергию окисления химического соединения), называются миксотрофами. [c.110]

Энергия фотонов коротковолнового участка спектра очень велика, поэтому энергетическое возбуждение отдельных молекул при поглощении света часто в полне достаточно для того, чтобы вызвать химическую реакцию. Энергия фотонов видимой и ультрафиолетовой части спектра соизмерима с энергией химической связи. Так, энергия фотона, отвечающего Л=300 нм, равна 95 ккал1моль, что превышает, например, теплоту образования из соответствующих атомов СОа (94 ккал1моль) или НгО 58 Ккал1моль). Следовательно, электромагнитные колебания могут переводить в возбужденное состояние электроны, связывающие атомы в молекулы. Более прочные связи могут возбуждаться только фотонами далекого ультрафиолета. Чем менее прочна связь, тем легче она возбуждается, так как соответствующая молекула поглощает в более длинноволновой (видимой) части спектра Инфракрасный участок спектра характеризуется фотонами слабой энергии (1,5—15 ккал/моль), которые обычно не переводят в возбужденное состояние валентные электроны. [c.19]

Важнейшие биохимические реакции связаны с превращениями энергии в живой клетке. Энергия накапливается и передается в молекулах аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ) — нуклеотида, состоящего из азотистого (пуринового) основания аденина, сахара (рибозы) и трех остатков фосфорной кислоты, которые связаны между собой богатыми свободной энергией (макроэргическими) химическими связями. Исходным источником энерги1Г является солнечный свет, энергия которого в зеленых листьях растений при участии красящего вещества—хлорофилла расходуется на синтез АТФ (фотосинтетическое фосфорилирование). В дал1.нейшем АТФ расходует накопленную энергию в последующих стадиях фотосинтеза, приводящих к образованию из двуокиси углерода и воды крахмала — полимерного сахаристого вещества в котором на длительное время запасается [c.491]

Одним из способов является изучение спектральных линий, каждая из которых дает разность двух термов. Другие способы основаны на изменении той энергии, которую нужно придать электрону извне, для того чтобы поднять его до данного терма и вызвать испускание той или другой линии. Здесь пользуются освещение.м (приток энергии извне в виде квантов света), энергией, освобождающейся при химических процессах (хемилюми-несценция), и прежде всего методом электронных ударов. Первые будут изложены в фотохимии, последний описывается ниже. [c.96]

Превращение энергии света в длительно сохраняемую химическую форму энергии достигается только в спучае предотвращения протекания обратной реакции (3). В этом отношении водные мицеплярные растворы превосходят во многих отношениях гомогенные растворы, что и будет показано в данной работе. Благодаря подходящему выбору мицеллярной системы оказалось возможным направить светоиндуцированные окислительно-восстановительные реакции, а также последующие темновые реакции по желаемому пути, приводящему к образованию химического топлива из света. [c.271]

Ассимиляция двуокиси углерода является эндотермической реакцией (точнее эндоэргической, см. рис. 76, стр. 195). На превращение 1 моля двуокиси углерода в эквивалентное количество глюкозы расходуется примерно 114 ккал. Источником необходимой энергии является солнечное излучение. Эта фотохимическая реакция происходит под влиянием хлорофилла — органического вещества зеленого цвета со сложной структурой, в состав которого входит магний. Хлорофилл является не катализатором, а фотохимическим сенсибилизатором, который превращает поглощенную лучистую энергию в энергию, используемую в химической реакции. Квант света в спектральной области, в которой поглощает хлорофилл (желтой), обладает энергией 35— 40 ккал (см. стр. 102). Для восстановления 1 моля СО2 необходимо четыре кванта света. Энергия, отданная хлорофиллом, используется для разложения воды на свободные атомы кислорода и водорода. Атомы кислорода образуют молекулы кислорода, которые выделяются, тогда как атомы водорода участвуют в химических реакциях, восстанавливая определенные продукты реакции. В синтезах (известных благодаря работам М. Калвина, 1947—1955) важную роль играет фосфорная кислота, связанная с различными органическими веществами (см. учебники органической химии). [c.489]

В эндоэргических химических процессах энергия света используется для получения молекул, обладающих большей энергией, чем исходные молекулы. В таких процессах энергия поглощенного фотона частично преобразуется в энергию продукта реакции и максимальный квантовый выход не может превышать единицу. Энергетический выход, т. е. доля поглощенной энергии, запасаемая в продуктах реакции, как правило, значительно меньше единицы вследствие превращения части энергии фотона в тепловую энергию в релаксационных процессах и вследствие конкурирующих побочных процессов, снижающих квантовый выход реакции. Вопрос об энергетическом выходе особенно актуален, когда идет речь, например, о конверсии солнечной энергии в химическую. ]з,ругой пример эндоэргических процессов — накачка фотохимических лазеров, эффективность которых сложным образом зависит от доли энергии, рассеиваемой в релаксационных процессах. -Необходимо отметить, что эффективность действия всех систем этого рода имеет оптимум при определенном соотношении скоростей релаксационных процессов, обеспечивающих необратимость химической реакции возбужденных частиц и препятствующих их рекомбинации в исходное основное состояние. [c.317]

В экзоэргических химических реакциях энергия света используется лишь для инициирования процесса, для облегчения преодоления активационного барьера. В случае цепных реакций квантовый выход может во много раз превышать единицу, а в некоторых случаях и достигать очень больших величин (103—109). Большинство практически применяемых технических процессов относится к этому типу. При использовании соответствующих сенсибилизаторов возможно инициирование практически любым, даже инфракрасным светом. [c.317]

Учитывая источник энергии, среди бактерий различают фо-тотрофы, т. е. фотосинтезирующие (например, сине-зеленые водоросли, использующие энергию света), и хемотрофы, нуждающиеся в химических источниках энергии. [c.43]

СН2О) в этом уравнении представляет собою углевод. Механизм фотосинтеза сложен и требует взаимодействия многих макромолекул и малых молекул. У зеленых растений фотосинтез протекает в хлоропластах - специализированных органеллах. Аппарат преобразования энергии является интегральным компонентом системы мембран в тилакоидах хлоропласта (рис. 19.1). Первый этап фотосинтеза - это поглощение света молекулой хлорофилла. Энергия переносится от одной молекулы хлорофилла к другой, пока не достигает молекулы с особыми свойствами в участке, называемом реакционным центром. Превращение света в химически используемую энергию происходит в реакционных центрах двух видов. На самом деле для осуществления фотосинтеза требуется кооперирование двух световых реакций. Одна из них, называемая фотосистемой /, генерирует восстановительную силу в форме NADPH, тогда как другая, называемая фотосистемой II, расщепляет воду с выделением О2 и генерирует восстановитель. Протонный градиент через мембрану тилакоида генерируется, когда выделяется О2 и когда поток электронов проходит по электрон-транс-портной цепи, связывающей две фотосистемы. Синтез АТР, как и при окислитель- [c.180]

Окончательный вклад в раскрытие основного уравнения фотосинтеза был сделан почти на полвека позднее. В 1842 г, Юлиус Роберт Майер (Julius Robert Mayer), немецкий хирург, открыл закон сохранения энергии, Майер установил, что растения превращают солнечную энергию в химическую свободную энергию Растения потребляют один вид энергии-свет и преобразуют ее в другой вид энергии - химическую . [c.183]

Свет представляет собой еще одну форму энергии, которая может быть получена в результате химических реакций и, как это было показано еще до наступления XIX в., в свою очередь может инициировать химические реакции. В частности, свет вызывает разложение некоторых соединений серефа, высвобождая черные зерна металла. Область химии, изучающая такие индуцируемые светом реакции, называется фотохимией (светохимией). [c.117]

Химический процесс сопровождается изменением состава веществ, их структуры и обязательно энергетическими изменениями в реаги- )ующей системе. При химическом процессе происходит перегрупии-ровка атомов, сопровождающаяся разрывом химических связей в исходных веществах и образованием химических связей в продуктах 1)еакции. Вследствие взаимосвязанности форм движения материи и их 1 заимоиревращаемости при химических реакциях происходит превращение химической энергии в теплоту, свет и пр. [c.6]

Перенос субстаищо осуществляется посредством некоторого носителя. Различают три зфовня масштабов при рассмотрении носителя переноса. Нижний уровень — квантовый, на которюм материальным носителем являются элементарные частицы. Например, перенос лучистой энергии осуществляется квантами света (фотонами). В химической технологии этот уровень переноса играет исключительную роль в таких областях, как фотохимия, радиохимия, а также в металлургии, в нефтепереработке и теплотехнике, где используют прямой огневой нагрев. правило, на квантовом уровне осуществляется перенос энергии. И лишь в ядерных реакциях, при которых захват элементарных частиц осколками деления крупных ядер приюдит к образованию стабильных элементов, можно рассматривать перенос вещества. [c.58]

Химические реакции всегда связаны с разнообразными физическими процессами теплопередачей, поглощением или излуче-ниед электромагнитных колебаний (свет), электрическими явлениями и др. Так, смесь веществ, в которой протекает какая-либо химическая реакция, выделяет энергию во внешнюю среду в форме теплоты или поглощает ее извне. Поглощение света фотографической пленкой вызывает в ней химический процесс образования скрытого изображения. Химические реакции, протекающие в аккумуляторах между электродами и раствором, являются причино11 возникновения электрического тока. При повышении температуры вещества увеличивается интенсивность колебательных движении внутри молекул, и связь между атомами в молекуле ослабляется после перехода известной критической границы происходит диссоциация молекулы или взаимодействие ее с другими молекулами при столкновении, т. е. химический процесс. Число аналогичных примеров легко увеличить. Во всех случаях имее место тесная связь физических и химических явлений, их взаимодействие. [c.11]

Для молекулы, находящейся на высоком колебательном уровне в возбужденном электронном состоянии, есть две возможности или вернуться на более низкий энергетический уровень за счет излучения света, или же перейти в состояние, где уровни ее энергии окажутся в континууме н вследствие этого избыток энергии пойдет на разрыв химической связи, т. е. произойдет диссоциация. Таким образом, если переход от дискретной системы уровней к сплошной разрешен соответствующими правилами отбора, то наступление предиссоциации должно выразиться не только в том, что исчезнет вращательная структура полос, но и в том, что произойдет уменьшение интенсивности флюоресценции. Последнее можно использовать для фиксирования предиссоциации. Во многих случаях этот метод установления предиссоциа-дии оказывается более удобным, чем обнаружение расширения вращательных линий в полосе. Например, при облучении NHa светом, длина волны которого соответствует области предиссоциации, полностью исчезает флюоресценция аммиака и распад аммиака уже не зависит от давления. Эти факты совершенно однозначно указывают на то, что диссоциация аммиака происходит непосредственно после поглощения света, а не -в результате дополнительного влияния столкновения молекул друг с другом. [c.68]

В химических соединениях запасается химическая энергая. Если происходит перегруппиропка атомов, приводящая к более устойчивой структуре, как в случае горения топлив, то некоторое количество заключенной энергии переходит в тепло и свет. В качестве примера можно рассмотреть образование и распад воды. Вод образуется из элементов согласно уравнению [c.199]

Видимый свет и eeт более высокую энергию (частота около 10 Гц) и может возбуждать мектроны некоторых химический связей. Один фотон передает энергию одному электрону одной связи. Такое их взаимодействие, между прочим, происходит в двойных связях определенных молекул ваших глаз, давая вам возможность прочесть то, что здесь напечатано. Видимый свет взаимодействует и с молекулами хлорофилла в зеленых растениях. [c.397]