Квантованный свет

1.

Квантованный свет

2.

Цель: Предложить не менее трёх осуществимых в школьной лаборатории реакций, инициируемых
светом.
Задачи:
- изучить теоретические основы по данной теме
- определить какие явления лежат в основе предложенных процессов
- узнать какие бывают характеристики излучения и каково их влияние
Параметры: присутствие света.
Рамки: работа с реактивами, присутствующими в школьной лаборатории.
Безопасность влияния эксперимента на организм человека.
2

3.

Обзор
существующих
решений
Для решения поставленной задачи нам требуется
информация о различных видах реакций инициируемых
светом, а так же определение видимого излучения.
3

4.

Видимое излучение
Видимое излучение — это электромагнитные волны,
воспринимаемые человеческим глазом. Чувствительность
человеческого глаза к электромагнитному излучению зависит от
длины волны (частоты) излучения, при этом максимум
чувствительности приходится на 555 нм (540 терагерц), в зелёной
части спектра. Поскольку при удалении от точки максимума
чувствительность спадает до нуля постепенно, указать точные
границы спектрального диапазона видимого излучения
невозможно. Обычно в качестве коротковолновой границы
принимают участок 380—400 нм (750—790 ТГц), а в качестве
длинноволновой — 760—780 нм (385—395 ТГц). Электромагнитное
излучение с такими длинами волн также называется видимым
светом, или просто светом. Свет можно рассматривать не только как
волны, но и как поток частиц, называемых квантами или фотонами.
4

5.

Фотохимия изучает химические процессы, идущие при воздействии света на вещество.
Фотохимические реакции (или фотолиз) идут в твёрдых, жидких, газообразных телах под
влиянием видимого света, а так же под действием инфракрасных и ультрафиолетовых лучей.
Большинство фотохимических процессов начинается с того, что вещество поглощает свет. Это
приводит к переходу электронов его атомов или молекул на более высокий энергетический
уровень - иначе говоря, к переходу их в возбужденное состояние. Такие атомы и молекулы ведут
себя по-другому, чем когда они находятся в основном состоянии, и процессы, в которых они могут
принимать участие, отличаются от обычных "тепловых" химических реакций.
5

6.

Реакции инициируемые светом
Известно очень большое число самых различных химических реакций, происходящих под
действием света. Здесь и разрушение молекул органических соединений, и присоединение
различных веществ, например кислорода, и изомеризация, и фотосинтез, и многие другие. На
уроках химии при изучении химических реакций мы всегда останавливаемся на условиях их
протекания. Например, из курса неорганической химии:
1. Расщепление молекулы перекиси водорода:
2H2O2 + hν → 2H2O + O2
2. Галогениды серебра (кроме фторида) разлагаются под действием света:
2AgГ + hν → 2Ag + Г2
6

7.

Образование озона
3.Образование озона. Основная
масса природного озона
образуется в верхних слоях
атмосферы из молекул кислорода
в результате поглощения
"жесткого" (т.е. несущего много
энергии) ультрафиолетового
излучения Солнца:
7

8.

Разложение хлорида
серебра под
действием света
4.Ещё одно интересное явление – это «чёрный
свет». После того, как было обнаружено
инфракрасное излучение, немецкий физик
Иоганн Вильгельм Риттер начал поиски
излучения и в противоположном конце
спектра, с длиной волны короче, чем у
фиолетового цвета. В 1801 году он
обнаружил, что хлорид серебра,
разлагающийся под действием света, быстрее
разлагается под действием невидимого
излучения за пределами фиолетовой области
спектра. Хлорид серебра белого цвета в
течение нескольких минут темнеет на свету:
2AgCl → 2Ag + Cl2
8

9.

Фотосинтез
5.Конечно, нельзя не остановиться отдельно на важнейшей химической реакции с участием
света - фотосинтез:
6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2
Важнейшие химические реакции под действием света и солнца происходят во многих
микроорганизмах, траве, зеленых листьях деревьев и растений, дающих нам пищу и кислород
для дыхания. Листья поглощают из воздуха углекислый газ и расщепляют его молекулы на
составные части: углерод и кислород. Происходит это в молекулах хлорофилла под действием
красных лучей солнечного спектра. Этот процесс называется фотосинтезом.
9

10.

Разложение концентрированной
азотной кислоты на свету
6.Растворы марганцовокислого калия, анилин,
вышеописанный хлорид серебра и многие другие реактивы
изменяются при неправильном хранении на свету. Так,
концентрированная азотная кислота имеет обычно жёлтую
окраску вследствие происходящего на свету процесса
разложения с образованием бурого оксида азота (IV):
4HNO3 → 4NO2↑ + 2H2O + O2↑
Поэтому хранят азотную кислоту в прохладном и тёмном
месте.
Разрушение органических красителей под действием света –
тоже химическое превращение. Например, некоторые
красители ткани выцветают на ярком свету.
10

11.

Анализ получившегося проекта
Преимущества:
Реакция не требует серьезных затрат.
Проходит без особых условий (катализаторов, изменения температуры, давления и др.)
Недостатки:
Не все из предложенных нами реакций осуществимы в школьной лаборатории.
На некоторые из приведённых выше реакций требуется много времени.
Многие из способов являются слишком распространёнными.
Вывод: мы предложили несколько реакций инициируемых светом некоторые из
которых осуществимы в школьной лаборатории. Мы считаем, что справились с поставленной
перед нами задачей.
11

12.

Список литературы
Габриелян О.С., Остроумов И.Г., Карцова А.А.. Органическая
химия. Учебник для 10 класса общеобразовательных учреждений с
углубленным изучением химии. – 2-е изд. – М.: Просвещение,
2004.
Габриелян О.С., Шипарёва Г.А., Химия, методическое пособие. – М.:
Дрофа, 2007.
Шульпин Г.Б.. Химия для всех. – «Знание», 1987.
Интернет-ресурсы:
Veronium.//http://veronium.narod.ru/
12