Fotokimyo

Фотокимё — кимёнинг ёруғлик таъсирида содир бўладиган реаксияларни ўрганувчи бўлими. Фотокимё оптика ва оптик нурланиш билан чамбарчас боғлиқ. Фотокимёнинг илк крнунлари ХИХ-асрда пайдо бўлди (Гротгус қонуни, Бунзен қонуни). Фотокимё ХХ-асрнинг 1-чорагида Эйнштейн қонуни эълон қилингандан кейингина мустақил фан сифатида ташкил топди. Модда молекуласи ёрутлик квантини ютганида асосий ҳолатдан уйғонган ҳолатга ўтади ва кимёвий реаксияга киришади. Бу дастлабки реаксия (фотокимёвий реаксия) маҳсулоти кўпинча охирги маҳсулотларнинг ҳосил бўлишига олиб келувчи турлича иккиламчи реаксияларда қатнашади. Шу нуқтаи назардан фотокимёни ёруғлик квантларини ютганда ҳосил бўладиган уйғонган молекулалар кимёси деб таърифлаш мумкин. Уйғонган молекулаларнинг талайгина ёки бир қисми кўпинча фотокимёвий реаксияга киришмай, турлича дезактивацион фотофизикавий жараёнлар натижасида асосий ҳолатига қайтади. Ушбу жараёнлар кўпчилик ҳолларда квант ёруғлик чиқариш (флуорессенсия ёки фосфорессенсия) билан содир бўлади.

Молекулаларнинг диссоциланиб атом ва радикаллар ҳосил қилиши газ фазасидаги фотокимёвий реаксияга яққол мисол бўла олади. Мас, кислородга қисқа тўлқинли ултрабинафша нурлар таъсир этганида ҳосил бўлган уйғонган О2 молекулалари эркин атомларга диссоциланади: О* ч>О+О.

Бу атомлар О2 билан иккиламчи реаксияга киришиб озон ҳосил қилади: О+О2ЙУ3. Бундай жараёнлар атмосферанинг юқори қатламида қуёш нури таъсирида содир бўлади (қаранг Атмосфера озони).

Фотокимёвий реаксиялар механизмини ўрганиш жуда мураккаб масала. Ёруғлик квантининг ютилиши ва қўзғалган молекуланинг пайдо бўлиши борйўғи 10~15 сек. ичида ўтади.

Каррали боғли ва ароматик ҳалқали органик молекулаларда 2 типдаги, яъни синглет ва триплет ҳолати мавжуддир. Молекула ёруғлик кванти ютганидагина бевосита синглет уйғонган ҳолатга ўтади. Молекула фотофизикавий жараён натижасида синглет ҳолатдан триплет ҳолатга ўтади. Молекуланинг синглет уйғонган ҳолатда мавжуд бўлиш даври 10 8 сек; триплет ҳолатда мавжуд бўлиш даври эса 10"5 —10~4 сек.дан (суюқ муҳит учун) 20 сек.гача (қаттиқ муҳит, мас, қаттиқ полимерлар учун). Шу боис кўпчилик органик молекулалар триплет ҳолатдагина кимёвий реаксияларга киришади. Бу ҳолатда молекулаларнинг консентрацияси шунчалик катта бўладики, улар нурларни ютиб юқори уйғонган ҳолатга ўтади ва икки квантли реаксия деб аталувчи реаксияга киришади. Уйғонган А* молекула кўпинча уйғонмаган А молекула билан ёки бошқа В молекула билан комплекс хреил қилади. Фақат уйғонган ҳолатда бўлган бундай комплекслар эксимерлар (АА)* ёки эксиплекслар (АВ)* дейилади. Эксиплекслар бирламчи кимёвий реаксиялар асоси ҳисобланади. Фотокимёвий реаксияларнинг бирламчи маҳсулотлари — радикаллар, ионлар, ионрадикаллар ва электронлар тезлик бн, одатда, 10"3 сек. гача бўлган вақт ичида қоронғи реаксияга киришади.

Фотокимёвий реаксиялар механизмини текширишнинг энг самарали усулларидан бири импулс фотолиздир. Бу усулнинг моҳияти реаксия аралашмасига қисқа муддатли, лекин кучли ёруғлик нури таъсир эттириб юқори консентрацияли уйғонган молекулалар ҳосил қилишдан иборат. Бунда ҳосил бўлган қисқа муддат мавжуд бўлувчи зарралар (аниқроғи — уйғонган ҳолатдаги молекулалар, юқорида айтиб ўтилганидек, фотокимёвий реаксиянинг бирламчи маҳсулотлари) "зондловчи" нурни ютишга қараб аниқланади. Зарраларнинг нур ютиши ва уларнинг вақт бўйича ўзгариши фотокўпайтиргич ва оссиллограф ёрдамида қайд қилинади.

фотокимёдан амалда кенг фойдаланилади. Фотокимёвий реаксияга асосланган кимёвий синтез усуллари ишлаб чиқилган. Информацияларни ёзишда фотохром бирикмалардан фойдаланилади. Фотокимёвий жараёнлардан микроэлектроникада релеф тасвирлар, полиграфияда, босма формалар ҳосил қилишда фойдаланилади. Фотокимёвий хлорлашда (асосан, тўйинган углеводородларни) ҳам фотокимё муҳим амалий аҳамиятга эга. Фотокимё фотофафияда кенг қўлланади.