35. Строение атома, теории Томсона, Резерфорда. Первый и второй постулаты Бора. Атомные спектры.
Теория Томпсона («Кекс с изюмом») 1903 год: Атом представляет собой электронейтральную сферу, в которой в облаке положительного заряда, равного размеру атома, содержатся маленькие, отрицательно заряженные «корпускулы», суммарный электрический заряд которых равен заряду положительно заряженного облака, обеспечивая электронейтральность атомов.
Теория Резерфорда (Планетарная модель атома): В центре атома находится положительно заряженное ядро с зарядом Z (порядковый номер элемента), по круговым орбитам вращаются отрицательно заряженные электроны.
Недостатки:
Центростремительная, сила, удерживающая электрон на орбите радиусом г, представляет кулоновскую силу притяжения электрона к ядру:
где εо = 8,85 • 10-12 Ф/м — электрическая постоянная; m — масса электрона, кг; v — скорость электрона на орбите, м/с. Энергия электрона должна постепенно убывать, а вместе с ней и скорость вращения электрона вокруг ядра. Электрон в конце концов должен упасть на ядро. Однако атомы — достаточно устойчивые образования и могут существовать миллиарды лет.
Постулаты Бора:
1) Условие стационарности:
электрон в атоме может находится только
в некоторых определенных устойчивых
состояниях, называемых стационарными,
или квантовыми, каждому из которых
соответствует определенная энергия. В
этих состояниях атом не излучает.
Из
всех возможных состояний в атоме
реализуются только те, для которых
момент импульса равен целому числу
постоянных Планка (h=6,63*10-34
Дж/с), деленных на 
.
Условие
квантования орбит: 
2) При переходе из 1 стационарного
состояния в другое атом излучает и
поглощает энергию электромагнитного
излучения определенными порциями –
квантами или фотонами. Условие частот:
Атомные спектры
– спектры испускания электромагнитных
волн одиночными атомами. Обусловленные
электронными переходами между
стационарными орбитами. При переходе
с одной орбиты на другую излучается или
поглощается квант энергии с определенной
частотой: 
При переходе с внешней орбиты на первую – серия Лаймана, частоты в УФ области. При переходе с любой внешней на вторую – серия Бальмера, ближняя УФ и видимая область. При переходе с любой внешней на третью – серия Пашена, инфракрасная область. При переходе с любой внешней орбиты на четвертую – серия Брэкета, далекая инфракрасная область.
Фотофизические и фотохимические превращения биосистем. Классификация фотобиологических процессов.
Фотобиологическими называют процессы, начинающиеся с поглощения света биологическим соединением и заканчивающиеся определенной физиологической реакцией организма. Фотохимические и фотофизические процессы являются ключевыми в жизнедеятельности биосистем. Подавляющее большинство фотобиологических реакций относятся к эндергоническим.
Фотохимическими реакциями называют такие химические реакции, которые протекают только под воздействием света. Начальной стадией любой фотохимической реакции является поглощение фотона, которое переводит молекулу в возбужденное состояние. Энергия фотонного возбуждения составляет несколько электрон-вольт, в то время как энергия теплового возбуждения при обычных температурах не превышает нескольких сотых электронвольта (Ефот >> Етепл). Высокая энергия фотовозбуждения и обусловливает возможность протекания таких реакций, которые в обычных условиях неосуществимы. Фотонное возбуждение молекулы запускает один из двух возможных механизмов изменения ее химических свойств, каждый из которых затем порождает цепочку обычных химических превращений.
В возбужденной молекуле появляется электрон на высоко расположенной свободной орбитали. Такой электрон легко отделяется от молекулы, и она вступает в реакции фотоокисления. В этом случае возбужденная молекула становится донором электрона.
Типичными донорами являются возбужденные молекулы триптофана и тирозина (ароматические аминокислоты).
C другой стороны, после перехода электрона на один из верхних энергетических уровней на основной орбитали S0 образуется вакансия, в результате чего молекула может вступить в восстановительную реакцию с подходящим донором. В этом случае она становится акцептором электрона. Примером такой реакции служит фотовосстановление хлорофилла.
Продукты первичных окислительно-восстановительных реакций являются свободными радикалами (имеют неспаренный электрон) и обладают высокой химической активностью. Они вступают во вторичные реакции, которые и заканчиваются соответствующей физиологической реакцией.
Энергия света необходима для преодоления активационных барьеров и химических превращения.
Функции света в живых системах:
1 Энергетическая – обеспечение живых систем свободной энергией солнца.
2 Информационная – обеспечение взаимодействия живых систем с окружающей средой.
Классификация фотобиологических процессов.
А) с энергетической т.з.
Эндергонические фотобиологические реакции – реакции, в результате которых образуются фотопродукты, обладающие большими запасами свободной энергии. Эти запасы больше, чем у исходных веществ. Смысл: превращение световой энергии в химическую.
Экзергонические фотобиологические реакции – идут с уменьшением или без существенного изменения свободной энергии системы (большинство фотобиологический реакции, например, зрение).
В) с функционально-физиологической т.з (биологической стороны):
Энергетические фотобиологические р-ции (АТФ)
Информационные фотобиологические р-ции – кванты света по средством образования продуктов запускают усиленные механизмы, организм получает информацию. Например, токсины, зрение у животных, тропизмы, периодизмы.
Фотобиосинтетические реакции – отдельные промежуточные стадии последовательных реакций синтеза (например, витамина D, хлорофилла, активация ферментативных систем, синтез пигментов).
Деструктивно – модифицирующие фотобиологические реакции – свет повреждает молекулы объекта, индукция химических процессов приводит к повреждению или гибели клеток (организма). Наряду с этим может быть стимуляция или модификация жизненных процессов. Большинство фотобиологических реакций относятся к деструктивно-модифицирующим. Их разделяют на: летальные, мутационные, патофизиологические.
Общая схема фотобиологических процессов.
Отдельный фотобиологический процесс представляет собой сложную последовательность различных стадий :
1. Поглощение энергии фотона хромофорной группой биомолекулы и образование электронно-возбужденных состояний системы
2. Миграция энергии электронного возбуждения
3. Первичный фотофизический акт и появление первичных фотопродуктов
4. Промежуточные стадии, включающие перенос заряда
5. Образование стабильных химических продуктов
6. Физиолого-биохимические процессы
7. Конечный фотобиологический эффект.
Первичные фотохимические продукты (молекулы в электронно-возбужденном состоянии, свободные радикалы) крайне неустойчивы и быстро переходят либо в исходные вещества, либо в устойчивые фотопродукты.