Фотохімічні проиеси
Фотохімічними називають хімічні процеси, які протікають під дією світла або спричинюються ним. Молекула речовини при поглинанні кванта світла переходить в активний стан, а далі вступає в хімічну реакцію. Продукти фотохімічної реакції часто беруть участь у різних вторинних реакціях, які приводять до утворення кінцевих продуктів.
Фотохімічні реакції протікають як в природі, так і в промисловості. Найбільш типова фотохімічна реакція в газовій фазі — дисоціація молекул з утворенням атомів і радикалів. Та при дії короткохвильового ультрафіолетового випромінювання, якому піддається, наприклад, кисень, утворюються активні молекули кисню, які далі дисоціюють на атоми:
О2
+ hv
→
→ О + О,
де h
6,626
∙
10-34
Дж ∙
С—
постійна Планка; ν
— частота
випромінення;
—
активна молекула кисню.
Ці атоми вступають далі в хімічну реакцію з киснем, утворюючи озон:
О + О2 → О3.
Такі процеси проходять, наприклад, у верхніх шарах атмосфери під дією випромінення Сонця.
Багато фотохімічних реакцій є ланцюговими — окислення органічних речовин киснем, хлорування, бромування водню і вуглеводню, піроліз, полімеризація. На початку реакції утворюється невелика кількість активних атомів або вільних радикалів, які швидко реагують з молекулами вихідних речовин. Але на кожній наступній стадії реакції знову утворюються подібні активні частинки, тому їх концентрація весь час залишається більш — менш постійною. Виходить, що одна активна частинка здатна викликати цілий ланцюг реакцій, що послідовно повторюються.
В кожній фотохімічній реакції розрізняють три стадії:
поглинання світла і перехід молекули в електронно-активний стан;
первинні фотохімічні реакції за участю активних молекул і утворення первинних фотохімічних продуктів;
вторинні реакції речовин, утворених в первинному процесі.
Радіаиійно-хімічні процеси
Радіаційно-хімічні процеси — це такі, в яких використовуються для активізації молекул, атомів, радикалів іонізуючі випромінення. Здатністю іонізувати речовину володіють: рентгенівські і-промені, і-частинки, уламки ядер, що утворюються при реакціях поділу, прискорені заряджені частинки.
Іонізуючі випромінення сприяють переходу менш стійких кристалічних алотропічних модифікацій у більш стійкі. Так, білий фосфор при випроміненні перетворюється на червоний, біле олово — на сіре, на поверхні алмазу утворюються лусочки графіту. Молекули багатьох газів розпадаються на складові елементи. З другого боку, дія іонізуючого випромінення на суміш простих речовин часто веде до утворення складних молекул.
За допомогою таких процесів проводять полімеризацію, радіаційне зшивання полімерів, синтез низькомолекулярних сполук, радіаційне очищення стічних вод, газів, діагностику і лікування в медицині.
Радіаційно-хімічні процеси є перспективними, прогресивними процесами, їх можна проводити при низьких температурах, відсутні каталізатори, одержують чисті продукти, є можливість хімічного приєднання до поверхні різних речовин органічних полімерів. Недоліками цих процесів є особливі правила техніки безпеки, потрібне захоронення радіактивних рештків.
Технології та технологічні процеси високошвидкісної обробки, обробки плазменим струмом, електронно-променеві, лазерні, хімічні, електрохімічні, ультразвукові технології, біотехнології, нанотехнології та інші перспективні технологічні процеси та технології розглядаються в темі 1.3 "Перспективні технологічні процеси і науково-технічний прогрес".