2023 Autor: Jake Johnson | [email protected]. Zadnja izmjena: 2023-05-24 23:12
Svi fotobiološki fenomeni su rezultat biohemijskih reakcija koje pokreću fotoni nejonizujućeg elektromagnetnog zračenja i stoga se nazivaju fotokemijske reakcije.
Prvi zakon fotohemije (Grotthus i Draper, 1818) kaže da samo apsorbovana radijacija može potaknuti fotohemijske promjene.
Apsorpcija ultraljubičastog zračenja je vidljiva i to je ono koje najčešće potiče fotobiološke reakcije koje se izvode elektronskim modifikacijama u sastavnim atomima molekula.
Osnovno i osnovno stanje molekula se mijenja apsorpcijom energije fotona, okolnosti u kojoj se foton gasi, integrirajući njegovu energiju sa energijom molekula.
Svaki molekul je jedva sposoban da apsorbuje energiju u manje ili više dugom, ali uvek ograničenom opsegu zračenja koji se zove apsorpcioni spektar supstance.
Stanja elektronske ekscitacije su prolazna, traju samo male djeliće sekundi. Molekul se brzo vraća u svoje osnovno, osnovno stanje, oslobađajući višak energije koji je dobio od apsorpcije fotona.
Energija se može osloboditi u obliku toplote (energije vibracije) koja se prenosi na susjedne molekule, u obliku nove elektromagnetne energije, emisijom fotona. To je ono što se dešava u fenomenima fluorescencije ifosforescencija.
Ali energija akumulirana u molekulu apsorpcijom fotona se u nekim slučajevima koristi u hemijskim ili fotohemijskim reakcijama koje su osnova fotobioloških fenomena, kao što je već rečeno..
Stanja elektronske ekscitacije su vrlo reaktivna sa hemijske tačke gledišta i iz tog razloga, sve dok pobuđeni molekul pronađe, dok je u tom stanju, spoj s kojim može da reaguje, fotokemijsku reakciju odvija se.
Supstance u tkivima koje apsorbuju zračenje nazivaju se hromofori. U svim fotobiološkim fenomenima postoji najmanje 1 hromofor, više od toga u mnogim slučajevima nije poznato.
U hemiji hromofor je bilo koji molekul ili dio molekula odgovoran za boju materijala. Kada svjetlost udari u hromofor, ekscitacija elektrona uzrokuje emitovanje fotona određene boje.
Električno punjenje uspijeva da putuje kroz lanac hromofora brzinom od 10 miliona ciklusa u sekundi, što znači da ovi hromofori su sposobni da urade bilo šta što rade organski poluprovodnici, samo mnogo brže.
Spektar koji promoviše određeni fotobiološki fenomen naziva se spektar djelovanja tog fenomena i u principu se poklapa sa spektrom apsorpcije hromofora odgovornog.
Ponekad to nije slučaj iz raznih razloga, među koje ubrajamo npr. prisustvoostali hromofori koji se takmiče u apsorpciji zračenja u određenim opsezima.
Fotohemijske reakcije su dvije vrste, označene kao I i II. U reakcijama tipa I, pobuđeni hromofor reaguje sa drugim supstancama da formira nova jedinjenja koja se nazivaju fotoproizvodi
c + hv==> C
C + b==> cb
c je hromofor osnovnog stanja, hv foton, C hromofor u osnovnom stanju uzbuđen, b spoj prisutan u okruženju hromofora i cb je fotoproizvod.
Kao što se može potvrditi, hromofor je dio fotoproizvoda i troši se u fotohemijskoj reakciji.
U reakcijama tipa II energija koju apsorbuje hromofor prenosi se na drugu supstancu i ta supstanca će kasnije učestvovati u formiranju fotoproizvoda, ostavljajućihromofor besplatno i u osnovnom stanju, mogućnost ponovnog pokretanja procesa, jer se ne troši u reakciji koju promoviše.
c + hv -> C
C + b -> c + B
B + d -> bd
C je hromofor u osnovnom stanju, hv foton, C je hromofor u uzbuđenom stanju, b supstanca za koju je hromofor prenosi apsorbovanu energiju, B je ta supstanca nakon apsorpcije energije i prelaska u pobuđeno stanje, d je supstanca prisutna u okolini B i bd je fotoproizvod.
Probijanje vode kroz shemu umjetne fotosinteze – Pojednostavljena shema
