Mavzu: Fizik kimyoning zamonaviy muammolari. Zamonaviy fotofizika va fotokimyo bilan tanishish

jarayonning mohiyati oydinlashadi. Termodinamika va molekulyar-kinetik
USUllar bir-birini toidiruvchi usullardir. Kvant mexanika usuli, asosan, moddalarning tuzilishini o'rganishda qo'llaniladi.
Fizikaviy kimyo ‘’sof nazariy fan deb va unda faqat yuqorida qayd etilgan
‘’sof’’ nazariy usullardan foydalaniladi deyish noto'g'ridir, chunki, fizikaviy
kimyo fani kimyo fanining boshqa bo'limlari kabi tajribalaming natijalariga
tayanadi.Fizikaviy kimyo aniq fan bo'lib, nazariy qarashlaming eksperimental
usullari, fizikaning mantiq va matematik qonun va qonuniyatlaridan keng
foydalanadi. Bu esa jarayonlarning qanday borishini va sodir bo'ladigan o'zgarishlami oldindan aytib berish imkoniyatini yaratadi. Fizikaviy kimyo fani kimyoviy jarayonlarni har taraflama atroflicha (kompleks ravishda) o'rganish, kimyoviy jarayonlarni ongli ravishda idora qilish, ya’ni jarayonlarni olib borishda optimal sharoitni belgilashga imkoniyatlar yaratadi. Shunday qilib, fizikaviy kimyo fanining bergan maiumotlari, qonun va qonuniyatlari kimyo, neft-gaz, qurilish materiallari, oziq-ovqat va shu kabi turdosh sanoat texnologiyalarini yanada rivojlantirishda muhim amaliy ahainiyatga ham egadir. Fizikaviy kimyo xalq xo'jaligining taraqqiy etishini va o'sishini la’minlovchi shart-sharoitlar va talablarga bevosita to'liq javob berganligidan XX asrda bu fan juda katta odimlar bilan rivojlanib takomillashtirildi. Demak yuqorida keltirilgan ma’lumotlardan fizikaviy kimyo fanining eng bosh vazifasi kimyoviy moddalami o'zaro ta’sirlanishida sodir bo'luvchi jarayonlarni borish yo'nalishi qonuniyatlari, ulami tezligiga muhit, nur, turli fizik-kimyoviy omillar (faktor) va boshqa ta’sirlami o'rganish, tahlil qilish hamda belgilab olish ekanligini bilib oldingiz, qaysiki bu
o'rganishlar organik moddalar ishtirokida boruvchi har qanday sistemada mahsulot hosil bo'lish unumdorligiga bevosita ta ’sir etadi. Fizik kimyo — kimyoviy hodisalarni tushuntirish va ularning qonunlarini fizikaning umumiy prinsiplari asosida aniqlab berish bilan shugʻullanadigan fan sohasi. Kimyoviy termodinamika, kimyoviy kinetika, kataliz, sirt hodisalari, eritmalar, kvant kimyosi haqidagi taʼlimotlar, molekulalar, ionlar, radikallarning tuzilishi va xossalari toʻgʻrisidagi taʼlimotlar Fizik kimyoning asosiy boʻlimlari hisoblanadi. Fizik kimyo deyarli mustaqil boʻlim sifatvda elektrokimyo, fotokimyo, kristallokimyo, radiatsion kimyo, fizik kimyoviy analiz kabi boʻlimlarni ham oʻz ichiga oladi.
1840-yilda G.I.Gess Fizik kimyoning asosiy krnunlaridan biri — kimyoviy oʻzgarishlarda issiklik yigʻindisining doimiyligini kashf kildi. 19-asr oʻrtalarida P Bertlo va daniyalik termokimyogar X.Tomsen reaksiya issiqliklari haqidagi tasavvurlari bilan Fizik kimyoga katta hissa qoʻshdilar. Nemis olimi V. Ostvald 1887-yil Leypsig universitetida ilk bor Fizik kimyo kafedrasini tashkil qildi. Fizik kimyo 19-asr oxirlarida mustakil fan sifatida ajralib chikdi. Fizik kimyoning 19-asrning 2yarmi va 20-asr boshlarida rivojlanishining oʻziga xos tomoni makroskopik, yaʼni bevosita tekshirilayotgan sistema va jarayonlarni oʻrganishdan iborat boʻldi. Ideal gazlar holat tenglamasi uzilkesil aniklab berildi (B. Klapeyron, S.I.Mendeleyev). Termodinamika qrnunlari kimyoviy va fazalar muvozanatlariga tatbiq etildi (J.Gibbs, Ya.VantGoff, V.Nernst, A.Le Shatelye, N.S.Kurnakov, G.Tamman), makroskop ik kinetika asoslari (K.Guldberg, P.Vaage, N.I.Beketov, Ya.VantGoff) ishlab chiqildi, reaksiyaning aktivlanish energiyasi xakidagi tasavvur kiritildi (S. Arrenius). M.Faradey asos solgan kataliz haqidagi tasavvur yanada rivojlantirildi. Adsorbsiyaning asosiy krnunlari taʼriflab berildi (J.Gibbs). Suyultirilgan eritmalarning termodinamik nazariyasi olgʻa suriddi (F.Raulʼ, Ya.VantGoff, S.P.Konovalov). Elektrolitik dissotsiatsiya nazariyasi yaratildi (S.Arrenius). Galvanik elementlar uchun elektrod potensiallari tushunchasi kiritildi (V. Nernst). Fizik kimyoningshutaraqqiyot bosqichida qoʻlga kiritilgan tadqiqot natijalari sanoatga tatbiq etildi (ammiak sintezi, tuz qazib olish, baʼzi metallurgiya jarayonlari, haydash, rektifikatsiya va boshqalar). 19-asr oxiri va 20-asr boshlarida tibbiyot fanlari sohasidagi yirik kashfiyotlar — rentgen nurlari, elektron, radioaktivlik hodisasining ochilishi, spektroskopiyaning rivojlanishi Fizik kimyoning yangi bosqichi uchun zamin boʻldi. Elektronlarning atom va molekulalarda harakatlanishi qonunlarining (kvant mexanika krnunlari) ochilishi kvant kimyosining paydo boʻlishiga olib keldi, bu oʻz navbatida, kimyoviy bogʻlanish, valentlik, kimyoviy birikmalarning tuzilishini yangicha talkin qilib berishga imkoniyat tugʻdirdi. Fizik kimyo turli fizikaviy eksperimental tadqiqot usullaridan foydalanib, kimyoviy reaksiyalarning molekulyar mexanizmini mufassal tushuntirib berdi. Fizik kimyo anorganik, organik va analitik kimyo sohasidagi tadqiqotlar uchun xam, kimyoviy texnologiyaij ishlab chiqarish uchun ham nazariy asos boʻdsi. 20-asrning 50— 70-yillarida Fizik kimyoning koʻpgina sohalari tez rivojlandi va molekulalar, ionlar, radikallarning turli fizikkimyoviy jarayonlardagi tabiatini muftassal oʻrganadigan yangi yoʻnalishlar vujudga keldi. Dissotsiatsiya, ionizatsiya va fotoionizatsiya energiyasi tadqiq qilindi. Elektr razryadlaridagi reaksiyalar, quyi trali plazmadagi jarayonlar (plazmalar kimyosi), sirt hodisalarining qattiq jismlar xossalariga taʼsiri (fizik kimyoviy mexanika) muvaffaqiyatli oʻrganildi, polimerlar Fizik kimyosi gazlar elektrokimyosi va boshqa rivojlandi. Oʻzbekistonda Fizik kimyoning rivojlanishida ~Q.U.Usmonov, h.R.Rustamov, N.A.Parpiyev va boshqalarning xizmatlari katta.Fotokimyo — kimyoning yorugʻlik taʼsirida sodir boʻladigan reaksiyalarni oʻrganuvchi boʻlimi. F. optika va optik nurlanish bilan chambarchas bogʻliq. F.ning ilk krnunlari 19-asrda paydo boʻldi (Grotgus qonuni, Bunzen qonuni). F. 20-asrning 1-choragida Eynshteyn qonuni eʼlon qilingandan keyingina mustaqil fan sifatida tashkil topdi. Modda molekulasi yorutlik kvantini yutganida asosiy holatdan uygʻongan holatga oʻtadi va kimyoviy reaksiyaga kirishadi. Bu dastlabki reaksiya (fotokimyoviy reaksiya) mahsuloti koʻpincha oxirgi mahsulotlarning hosil boʻlishiga olib keluvchi turlicha ikkilamchi reaksiyalarda qatnashadi. Shu nuqtai nazardan F.ni yorugʻlik kvantlarini yutganda hosil boʻladigan uygʻongan molekulalar kimyosi deb taʼriflash mumkin. Uygʻongan molekulalarning talaygina yoki bir qismi koʻpincha fotokimyoviy reaksiyaga kirishmay, turlicha dezaktivatsion fotofizikaviy jarayonlar natijasida asosiy holatiga qaytadi. Ushbu jarayonlar koʻpchilik hollarda kvant yorugʻlik chiqarish (fluoressensiya yoki fosforessensiya) bilan sodir boʻladi.Molekulalarning dissotsilanib atom va radikallar hosil qilishi gaz fazasidagi fotokimyoviy reaksiyaga yaqqol misol boʻla oladi. Mas, kislorodga qisqa toʻlqinli ultrabinafsha nurlar taʼsir etganida hosil boʻlgan uygʻongan O2 molekulalari erkin atomlarga dissotsilanadi: O* ch>O+O. Bu atomlar O2 bilan ikkilamchi reaksiyaga kirishib ozon hosil qiladi: O+O2YU3. Bunday jarayonlar atmosferaning yuqori qatlamida quyosh nuri taʼsirida sodir boʻladi (qarang Atmosfera ozoni). Fotokimyoviy reaksiyalar mexanizmini oʻrganish juda murakkab masala. Yorugʻlik kvantining yutilishi va qoʻzgʻalgan molekulaning paydo boʻlishi boryoʻgʻi 10~15 sek. ichida oʻtadi.
Karrali bogʻli va aromatik halqali organik molekulalarda 2 tipdagi, yaʼni singlet va triplet holati mavjuddir. Molekula yorugʻlik kvanti yutganidagina bevosita singlet uygʻongan holatga oʻtadi. Molekula fotofizikaviy jarayon natijasida singlet holatdan triplet holatga oʻtadi. Molekulaning singlet uygʻongan holatda mavjud boʻlish davri 10 8 sek; triplet holatda mavjud boʻlish davri esa 10"5 —10~4 sek.dan (suyuq muhit uchun) 20 sek.gacha (qattiq muhit, mas, qattiq polimerlar uchun). Shu bois koʻpchilik organik molekulalar triplet holatdagina kimyoviy reaksiyalarga kirishadi. Bu holatda molekulalarning konsentratsiyasi shunchalik katta boʻladiki, ular nurlarni yutib yuqori uygʻongan holatga oʻtadi va ikki kvantli reaksiya deb ataluvchi reaksiyaga kirishadi. Uygʻongan A* molekula koʻpincha uygʻonmagan A molekula bilan yoki boshqa V molekula bilan kompleks xreil qiladi. Faqat uygʻongan holatda boʻlgan bunday komplekslar eksimerlar (AA)* yoki eksiplekslar (AV)* deyiladi. Eksiplekslar birlamchi kimyoviy reaksiyalar asosi hisoblanadi. Fotokimyoviy reaksiyalarning birlamchi mahsulotlari — radikallar, ionlar, ionradikallar va elektronlar tezlik bn, odatda, 10"3 sek. gacha boʻlgan vaqt ichida qorongʻi reaksiyaga kirishadi.Fotokimyoviy reaksiyalar mexanizmini tekshirishning eng samarali usullaridan biri impuls fotolizdir. Bu usulning mohiyati reaksiya aralashmasiga qisqa muddatli, lekin kuchli yorugʻlik nuri taʼsir ettirib yuqori konsentratsiyali uygʻongan molekulalar hosil qilishdan iborat. Bunda hosil boʻlgan qisqa muddat mavjud boʻluvchi zarralar (aniqrogʻi — uygʻongan holatdagi molekulalar, yuqorida aytib oʻtilganidek, fotokimyoviy reaksiyaning birlamchi mahsulotlari) "zondlovchi" nurni yutishga qarab aniqlanadi. Zarralarning nur yutishi va ularning vaqt boʻyicha oʻzgarishi fotokoʻpaytirgich va ossillograf yordamida qayd qilinadi.F.dan amalda keng foydalaniladi. Fotokimyoviy reaksiyaga asoslangan kimyoviy sintez usullari ishlab chiqilgan. Informatsiyalarni yozishda fotoxrom birikmalardan foydalaniladi. Fotokimyoviy jarayonlardan mikroelektronikada relyef tasvirlar, poligrafiyada, bosma formalar hosil qilishda foydalaniladi. Fotokimyoviy xlorlashda (asosan, toʻyingan uglevodorodlarni) ham F. muhim amaliy ahamiyatga ega. F. fotofafiyada keng qoʻllanadi.
Fizik kimyo – fizika va kimyo bilan bog’liq barcha umumiy qonunlarni o’rganadi. Kimyo va fizikaning nazariy va eksperimental usullari fizik kimyoda kimyoviy ta’sirlarni o’rganishda qo’llaniladi. Fizik kimyo – kimyoviy jarayonlarning mohiyatini o’rganuvchi fan. Kimyoviy reaktsiyalar fizik jarayonlar – issiqlik uzatish, issiqlikni yutish yoki chiqarish, yorug’likni yutish va nurlantirish, elektr hodisalari, hajmining o’zgarishi va boshqalar natijasida yuzaga kelishi bilan bog’liq. Masalan, har qanday kimyoviy reaksiyada tashqi muhitga energiya beriladi yoki tizimni tashkil etuvchi moddalar molekulalarining o’zaro ta’siri natijasida energiya tashqaridan so’riladi. Bug’lanish va sublimatsiya jarayonlarida, shuningdek, har xil parchalanish reaktsiyalarida, moddaning haroratining ko’tarilishi molekulyar zarrachalarning kuchayishi fizik-kimyoviy jarayon natijasidir. Galvanik elementlardagi elektrodlarda oksidlanish-qaytarilish jarayonlari elektr tokining paydo bo’lishiga olib keladi. Qattiq jismlar yuzasida yuqori haroratda adsorbsiya va desorbtsiya jarayonlari natijasida gidrogenlash, degidrogenlash, izomerlanish, polimerlanish va h.k. reaktsiyalar davom etmoqda. Bu holatlarning barchasida fizik va kimyoviy jarayonlar, ularning o’zaro ta’siri o’rtasida chambarchas bog’liqlik mavjud. Bunday o’zaro ta’sirlardan tashqari, fizik kimyo turli xil kimyoviy o’zgarishlarning umumiy qonunlarini, kimyoviy muvozanat qonunlarini, moddalarning tuzilishi va xossalari nazariyalarini, kimyoviy hodisalar va jarayonlarning asoslarini o’rganadi. 1752 yilda M.V.Lomonosov fizik kimyo haqida shunday degan: “Fizik kimyo – bu fizik tajribalarga asoslanib, ob’ektlar aralashmasida sodir bo’ladigan kimyoviy reaktsiyalarni tushuntiruvchi fan”.
Agar fizik kimyoning zamonaviy ta’rifini Lomonosov ta’rifi bilan solishtirsak, quyidagi natijaga erishamiz:
“Fizik kimyo – bu kimyoviy hodisalarni fizikaning umumiy tamoyillari asosida tushuntirib beradigan va ularning qonuniyatlarini aniqlaydigan fan”.Ko’rinib turibdiki, bu ta’riflar tashqi ko’rinishga o’xshash. Lomonosov fizika fanlari muammolarini muntazam o’rganib chiqdi. U kimyo fanini o’rganishda fizikavey bilim va usullardan foydalanish muhimligini tushundi.1752 yilda M.V.Lomonosov talabalarga birinchi marta “Haqiqiy fizik kimyo kursi” ( rus. Введение в истинную физическую химию ) haqida ma’lumot berdi. Lomonosov kimyoning asosiy qonunlaridan birini – kimyoviy o’zgarish paytida massaning saqlanish qonunini ishlab chiqdi.Fizika asta -sekin kimyoni aniq fanga aylantirdi. Moddalarning sifat xususiyatlari va ularning o’zaro ta’siri miqdoriy xususiyatlar bilan to’ldirildi. Fizik kimyoning keyingi rivojlanishi issiqlik va elektr energiyasining kimyoviy jarayonlar jarayoniga ta’sirini o’rganuvchi olimlarning tadqiqotlari bilan bog’liq. Kimyoviy reaktsiyalarda issiqlik chiqarish yoki yutilish jarayonlarini o’rganish termokimyoning boshlanishini ko’rsatdi. Rus olimi K.I.Gess fizik kimyoning asosiy qonunlaridan birini – kimyoviy transformatsiyalar paytida issiqlikni ushlab turish qonunini shakllantirdi.1887 yilda nemis olimi V.Ostvald Leypsig universitetida birinchi fizik kimyo kafedrasini tashkil etdi va fizik kimyo jurnalini chiqara boshladi.19 -asr oxirida fizik kimyo mustaqil fan sifatida shakllandi. U bir qator ilmiy qoidalarni birlashtirdi. Amerikalik olim C.Gibbs kimyoviy termodinamikaning asosini yaratdi. Termodinamika qonunlariga ko’ra, olimlar kimyoviy reaktsiya ehtimoli haqida taxmin qila olishdi. Birinchi marta kimyo matematik apparatdan keng foydalana boshladi.Kimyoviy va elektrokimyoviy hodisalar o’rtasidagi bog’liqlik elektrokimyo yordamida aniqlandi. Elektr toki ta’sirida suvning vodorod va kislorodga ajralishi elektrolizni o’rganishning boshlanishi bo’ldi. Elektroliz miqdorining qonuniyatlarini M. Faraday kashf etgan. Termokimyo va elektrokimyodagi yutuqlar zamonaviy kimyoviy ishlab chiqarishning asosini yaratdi.Fizik kimyoning birinchi yo’nalishlari eritmalarni o’rganishga va ularning tabiati va xususiyatlarini to’g’ri tushunishga katta hissa qo’shdi. S. Arrenius eritmalardagi elektrolitlarni musbat va manfiy zaryadli ionlarga ajratish gipotezasiga asoslanib, elektrolitik dissotsilanish nazariyasini ishlab chiqdi. Fotokimyo yorug’lik ta’sirida sodir bo’ladigan kimyoviy o’zgarishlarni o’rganadi. Radioaktivlik hodisasining kashf qilinishi radioaktiv nurlanishning turli moddalarga ta’sirini o’rganishga imkon berdi. Shu asosda fizik kimyoning yangi tarmog’i – nurlanish kimyosi yaratildi. Har xil kimyoviy reaktsiyalar har xil tezlikda ketishi uzoq vaqtdan beri ma’lum: biri juda sekin, ikkinchisi bir zumda. Kimyoviy reaktsiya tezligi haqidagi tushuncha kimyoviy kinetikaga asos soldi. Ma’lum bo’lishicha, kimyoviy reaktsiyaning tezligi ko’p omillarga – reaktivlarning zichligiga, bosimiga, haroratiga, qattiq yuzaning maydoniga va boshqalarga bog’liq. Katalizatorlar reaktsiya tezligiga sezilarli ta’sir ko’rsatadi. Katalizator ta’sirida reaktsiya tezligining oshishi kataliz hodisasining mohiyatidir. Ya’ni, katalizator ishtirokidagi reaktsiyalar katalitik yoki kataliz deb ataladi. Hozir katalizatorlar laboratoriyada ham, sanoatda ham ko’plab kimyoviy reaktsiyalarni tezlashtirish uchun ishlatiladi. Kimyoviy kinetika va kataliz moddaning reaktivligi haqidagi zamonaviy ta’limotning asosini tashkil etadi. Bu fizik kimyoning eng katta tarmoqlaridan biri.
Atom tuzilishining elektron modeli ishlab chiqilganda (elektron kashf etilganidan keyin), fizik kimyoda tubdan yangi davr boshlandi. Ilgari, olimlar mikroskopik ob’ektlarni o’rganishda kuzatiladigan kimyoviy hodisalar va jarayonlarni to’g’ridan -to’g’ri o’rganish bilan chegaralanishgan. Endi har qanday kimyoviy jarayonni reaktsiyada ishtirok etadigan molekulalarning elektron tuzilishidagi o’zgarishlarni hisobga olgan holda tushuntirish mumkin. Kimyoviy bog’lanish, valentlik, molekulyar tuzilish va xossalarning elektron nazariyasi ishlab chiqildi. Zamonaviy fizik kimyoning asosiy xususiyati – fizik tadqiqot usullarining keng qo’llanilishi, kimyoviy reaktsiyalar mexanizmining aniq ta’rifi. Fizik kimyo kimyo fani, kimyo texnologiyasining boshqa sohalarini rivojlantirish uchun nazariy asos yaratadi. Kuchli elektr toklari ta’sirida sodir bo’ladigan kimyoviy reaktsiyalarni o’rganadigan fizik kimyoning yangi tarmog’i rivojlanmoqda. Past haroratli plazmadagi jarayonlar (plazmokimyo), polimer kimyosi, gazlar elektrokimyosi, sirt hodisalarining qattiq jismlarning xossalariga ta’siri va boshqa jarayonlar o‘rganiladi. Fizik kimyo – zamonaviy kimyoning asosiy fundamental nazariyasi. Nazariy usullarni o’rganishda fizikaning termodinamika, statik fizika va kvant fizikasi kabi muhim sohalaridan foydalaniladi. Kimyoning fotokimyo ,elektrokimyo, kimyoviy kinetik va kataliz, kimyoviy termodinamika kabi muhim sohalari qo’llaniladi.Fizik kimyo va kimyoviy fizika o’rtasidagi farq Fizik kimyo va kimyoviy fizika – bu kimyo va fizika fanlarining kombinatsiyasi. Lekin ular boshqa boshwa. Ularning orasidagi asosiy farqni topish mumkin emas. Ammo ular orasidagi farqni quyidagi muhim xususiyatlar bilan topish mumkin:Fizik kimyo bir vaqtning o’zida ko’plab zarrachalar oqimini o’rganadi.Kimyoviy fizika zarrachalarga alohida qaraydi. Shu sababli, “ideal gaz” tushunchasi yo’q.Fizik kimyo bo’limlariFotokimyo – yorug’lik ta’sirida zarrachalarning o’zgarishi jarayonlarini o’rganadi. Elektrokimyo – bu fizik kimyoning bir qismi bo’lib, u elektrolitlarning elektr energiyasini o’tkazishi jarayonlarini, qattiq va suyuqliklarning harakatlanuvchi ionli sirt va xossalarini o’rganadi.Radiokimyo – radioaktiv moddalar va ularning qonunlarini o’rganadi.Yadro kimyosi – radioaktiv reaktsiyalarni o’rganad i.Fotofizika va fotokimyo asoslari. 1704 yilda Isaak Ngyuton yoruglik nurini zarrachalar oqimi deb faraz qilgan. 1790 yilda Xristian Gyuygens esa yoruglik bu tolqin deb tahriflagan. Hozirgi kunda aniqlanishicha, bu ikki olim juda ham togri tahrif keltirishgan. Yoruglik bu kvant yoki foton deb ataluvchi, elektromagnit tolkinglari va bir vaqtning ozida zarrachalar oqimidir.Fotonlar moddalar molekulasi bilan ozaro tahsirlashadilar, bilan birga ular oz energiyasini molekulalarga uzatib yokoladilar. Foton energiyasi Ye elektromagnit tebranishi chastotasiga ν ‘ro’org’tsional va yorug’lik to’lqin uzunligiga λ esa teskari ‘ro’ortsional:Bu yerda hg’’lank doimiysi, s – yorug’lik tezligi. Fotofizika va fotokimyo asoslari. Yorug’lik elektromagnit nurlanishning turlicha ko’rinishi bo’lib, tolqinli tabiatga ega. Turli xil holatlarni tushuntirishda (mas-n, fotoeffekt) yoruglikning koruskulyar tabiati haqidagi farazga ehtibor berishimiz kerak boladi. Hech qanday modelg yoruglikning hamma xususiyatlarini tushuntirib bera olmaydi, shu sababli biz yoruglikning ikki taraflamalik tabiatga ega degan xulosaga kelamiz. Foton energiyasi yoruglik tolkin uzunligiga lank nisbati bilan bogliqligini ifodalaydi:
E = h( = hc/ (
Bu yerda: h lank doimiysi, ( –yorug’lik chastotasi , s- kontsentratsiya, ( g’- to’lkin uzunligi .fotoeffekt -(yoruѓlik energiyasining bevosita elektr energiyasiga aylanishi).Tajribalarda, to’lkin uzunligi –to’lqin soni yoki kayzer, foton energiyasi birligi molllarda o’lchanadi va eynshteyn, deb ataladi. Molekulaning (atomning) umumiy energiyasi Ye (um), elektron energiyasi (Eel), tebranma (Et) va aylanma (Ea) harakat energiyalaridan tashkil toadi:
E (umumiy) = Yeel + Yet + Yea bolib,
Eel >> Yet >> Yea dir.
Fotokimyoda va fotobiologiyadagidek, elektromagnit sektrining tor- 200 -700 nm sohasi bilan ish koriladi. Xalqaro yoritish komissiyasi tolkin uzunligi soxalarini quyidagicha ifodalashni tavsiya etadi:
UB-S - 100 - 280 nm,
UB-V - 280 - 315 nm,
UF-A - 315 - 400 nm,
korinuvchi sektr- 400-780 nm.
Qisqa tolqinli nurlanish energiyasi, kimyoviy boglar energiyasidan katta bolib, molekulalarni ionlantiradi va kimyoviy boglarni uzadi. Aynan shu soha bilan radiobiologiya shugullanadi. Uzun tolqinli nurlanish modda tomonidan yutilganda elektronning aylanma va tebranma energiyalari oshadi. SHu sababdan, IQ nurlanish reaktsiyalar tezligini oshiradi, ammo u molekulalarda kimyoviy ozgarishlarni keltirib chiqarishga qodir emas. Energiyasi 4 - 6 eV (200 - 300 nm) fotonlar,oqsillar va nuklein kislotalar tomonidan yutilib, molekulalarni qozgalgan holatga, yahni molekulaning yuqoriroq energiya sathiga (qozgalgan holatga) otishiga olib keladi. Aynan mana shunday fotokimyoviy reaktsiyalar, oxirgi natijada oqsillar, nuklein kislotalar va boshqa biopolimerlarda fotobiologik effektlarga sabab boladi. Korinuvchi nur esa, fotosintez, fotoretsetsiya, fotomorfogenez hamda fotodinamik effektlar uchun aktiv hisoblanadi.
Fotonning yutilish jarayoni molekulaga elektronlarning otishlari bilan bogliq hisoblanadi. Molekuladagi elektronlar mahlum bir energiya qiymatiga ega bolib, energetik sathlarni tasvirlaydi (1-rasm). Bu sathlarda, ular xuddi shkafning olkalaridek joylashgan bolib, mavjud molekulalar astki har bir sathda juft bolib joylashadilar. Yoruglik kvantini yutgan elektron bosh bolgan yuqorigi sathga kotariladi. Fotonni yutgan molekula qozgalgan-elektron deb ataladi. Yutilgan energiya fotokimyoviy reaktsiyani boshlab yuborishi va fotobiologik jarayonlarni tezlashtirishi mumkin boladi. Grotgus qoidasiga kora, fotokimyoviy reaktsiyaga faqat molekula tomonidan yutilgan nurgina sabab boladi. Demak, fotokimyoviy jarayonlar asosida yoruglikning yutilishi hodisasi yotadi. Intensivligi Io-nurning, qalinligi l-ga teng yutuvchi muhitdan otishini kozdan kechiramiz. Mazkur intensivlik, yutuvchi muhitdan chiqqanda, yutilish evaziga kamayib, I-ga teng bolib qoladi. Oqimning asayishi faqatgina zarrachalar tomonidan yutilgan sonlar bilan aniqlanadi va molekulalarning ozaro tahsiriga va oqimning absolyut kattaligiga bogliq bolmaydi.
T = I/Io (x100%)
qiymat yoruglik otkazish koeffitsienti deb ataladi. Yoruglikning yutilish qonunlari, yutilish sektri.Fotolyuministsentsiya moda tomonidan yutilgan nur kvanti bir qismining nurlanish tarzida sochilishini ifodalaydi. Yoruglik oqimining yutilishi Buger Lambert konuni va Ber konuni asosida boradi. Buger-Lambert qonuniga kora : Bir jinsli rangli muhitning ozgarmas qalinlikka ega har bir yuqa qatlami undan otadigan monoxromatik nurning faqat mahlum bir qisminigina yutadi.
2. Ber qonuni: Ber qonuni boyicha berilgan yuqa qatlam tomonidan yutilgan nur intensivligi yutuvchi molekulalar kontsentratsiyasiga roortsionaldir. Ushbu qonunlarning yigindisi quyidagicha ifodalanib, Buger-Lambert- Ber qonuni deb ataladi. Buger-Lambert- Ber qonuni
I = Io( e-(Sl ,
Yoki
lg(Io/I) = lg(1/T) = D = (Sl,
bu yerda: D otik zichlik, yoki ekstinktsiya (nur yutish);
S - kontsentratsiya (molg/l);
l kyuveta qalinligi (sm);
( - molyar ekstinktsiya koeffitsienti (M-1sm-1 olchamga ega),
S = 1 molg/l va l = 1 sm da D = ( ga teng boladi.
( - molyar ekstinktsiya koeffitsienti modda kontsentratsiyasi bilan ozgarmaydi, lekin moddalar tabiatiga va yutilayotgan yoruglik tolqin uzunligiga bogliq bolib, «moddaning asort xarakteristikasiga» doir belgilar jumlasiga kiradi. Buger-Lambert- Ber qonuni moddaning kontsentratsiyasi bilan otik zichligi urtasidagi chizikli munosabatni aks ettiradi va shuning uchun u analitik maksadlarda keng kullaniladi. T va D kattaliklar urtasidagi aloka shundaki, masalan, tinikligi T=0,01 (yoki 1%)ga teng eritmaning otik zichligi D=2 ga teng. T=10% bulsa, D=1 ga teng buladi. Ekstinktsiya koeffitsienti monoxromatik nurning tulkin uzunligiga bogliq, yahni ( (() bolib, aynan mana shu bogliqlik yutish sektri deb ataladi. CHunki, modda kontsentratsiyasi -C va yutilish qalinligi l, nur tolqin uzunligiga bogliq bolmaganligi uchun, D -ning (-ga bogliqligi- D(() ham, yutish sektri deb ataladi.
Yutish sektrlari sektrofotometrlarda ulchanadi. Sektrofotometr, yutuvchi moda eritmasi orkali utgan nur intensivligini, erituvchi orkali utgan nur intensivligi bilan solishtirishga asoslanib ishlaydi. Fotokimyo
Kimyoning yorug’lik ta’sirida sodir bo’ladigan reaksiyalarni o’rganuvchi bo’limi. Fotokimyo optika va optik nurlanish bilan chambarchas bog’liq. Fotokimyoning birinchi qonunlari (Grotgus qonuni, Bunzen qonuni) XIX asrda paydo bo’ldi. Fotokimyo XX asrning birinchi choragida Eynshteyn qonuni yaratilgandan keyingina mustaqil fan sifatida tashkil topdi.