8

1Лекции «Молекулярная Фотоника» Лекция 1. Введение

1. Жизнь на планете зародилась, когда уже существовало Солнце - источник света. Первые простейшие хим. соединения ¹⁾ подвергались воздействию солнечного излучения, вступая в различные ф/х реакции, т.е. реакции, протекающие под действием поглощенного света. Т.о. ф/х реакции (процессы) были самыми ранними в хронологическом смысле, которые легли в основу возникновения жизни.

2. Мы и все окружающее находится в мире света (естеств. - Солнце, исскуств. - лампы). Все, что находится вокруг нас, подвергается воздействию света.

3. Фотопроцессы можно разделить на 2 категории: ф/ф и ф/х

4. Ф/ф процессы, т.е. процессы, не приводящие к количественному или качественному изменению в-ва, включают в себя:

а) поглощение света и образование э/в состояний;

б) процессы потери энергии электронного возбуждения (изл. и безызл.);

в) миграцию (между одинаковыми молекулами) и перенос (между различными молекулами) энергии электронного возбуждения.

5. Ф/х процессы (реакции) тесно связаны с ф/ф процессами, т.к. в основе ф/х реакций лежит поглощение света в-вом и образование электронно-возбужденного (ЭВ) состояния. Т.о. ф/х реакции следует рассматривать как реакции молекул в ЭВ состояниях и в целом ф/х следует рассматривать как химию ЭВ молекул.

6. Ф/х процессы включают в себя:

а) первичные – реакции молекул в ЭВ состояниях, приводящих к образованию ЭВ молекул (например, эксиплексы) или продуктов (обычно короткоживущих, например, ион-радикальные пары, свободные радикалы) в основном состоянии.

б) вторичные (темновые)- превращения продуктов первичных реакций

Часто говорят о темновой реакции как о термической, а о ф/химической реакции как фотоиндуцированной. Это неправильно, т.к.темновая реакция есть термическая реакция в основном состоянии, а ф/х реакция есть термическая реакция в возбужденном состоянии. Ф/х реакции могут приводить принципиально к продуктам, отличным от продуктов темновой реакции.

Прозрачка 1

Фотохимия в темноте. ЭВ состояние может образовываться в результате темновых реакций. Хемилюминесценция.

Заселение ЭВ состояния в результате термической активации крайне мало вероятно. На основании Больцмановского распределения получаем, что относительная концентрация возбужденных молекул с Е_возб = 400 кДж/моль при 25⁰С составляет 8.10^-71, а при 500⁰С – 7.10^-5. Даже при экстремальных температурах (в пламенах, когда большинство молекул подвергается быстрому разложению) только 0,03 % молекул находятся в ЭВ состоянии.

Свет как катализатор! В ф/х реакциях свет всегда выступает в качестве реагента, но никогда в роли катализатора. Роль катализатора сводится к снижению энергии активации (Е_а). В ф/х процессе реакция протекает через свое переходное состояние Y (E_a^*). Формально E_h > E_a, но практически никогда М^* X. Известны ф/каталитические реакции, но в них снижается E_a^*_.

Прозрачка 2

6. Наука, изучающая совокупность связанных ф/ф и первичных ф/х процессов, наз. Молекулярная Фотоника. Термин введен акад. Терениным. Термин оказался не совсем удачным, т.к. позже на Западе и США под фотоникой стали подразумевать область исследований, направленных на разработку устройств, преобразующих свет в другие виды энергии, например, электричество. Но, тем не менее, этот термин устоялся в нашей стране. Однако, если Вы, студенты, в дальнейшем поедете на Запад (Европа, США) и Вас спросят о том, какие предметы Вы изучали по фотохимии, то не упоминайте термин «фотоника», а говорите «фотофизика и молекулярная фотохимия».

8. Цель - овладевание основами Мол. Фотоники (м. фот).

9. Какая связь между м.фот. и физикой супрамолекулярных систем?

10. Супрамол. система (смс) состоит из 2-х или более одинаковых или различных молекул, обладающих различными функциями: запустить работу молекулярной машины и выполнить работу. Например, краун-эфир стириловые красители - типичные представители смс, состоящие из 2-х различных молекул: стириловый краситель и краун-эфир - способны к фотоуправляемой реакции комплексообразования.