ТЕМА. Період напівперетворення. Фотохімічні реакції. Фотосинтез.

2. ОБГРУНТУВАННЯ ТЕМИ. Період напівперетворення є дуже важ­ливою кінетичною характеристикою реакцій, особливо тих, що мають складний механізм і невелику швидкість. Це поняття застосовується для кількісної характеристики зміни у навколишньому середовищі концентрації радіо­нуклідів, пестицидів, інших шкідливих речовин.

Фотохімічні реакції, що відбуваються під дією світла, є дуже поши­реними в природі і використовуються в технологічних процесах. Найважливішими фотохімічними реакціями є реакції фотосинтезу - синтез глюкози рослинами з вуглекислого газу і води під дією со­нячного світла. Поглинання світла необхідне також і для перетво­рення - ізомеризації ретинального компоненту родопсину в ІІ-трансретиналь. Ця реакція запускає хімічний механізм зору. Фотохімічною є реакція синтезу озону у верхніх шарах атмосфери, а утворення озонового прошарку забезпечує захист Землі від ультра­фіолетової радіації Сонця.

Фотохімічними за природою є реакції, що лежать в основі фотогра­фічного процесу.

Отже, розуміння суті питань цієї теми необхідне для загальнонаукової, екологічної підготовки студентів-медиків.

 

3. МЕТА. Сформувати уявлення про суть і значення фотохіміч­них реакцій у природі і техніці. Усвідомити важливість поняття "період напівперетворення" для кінетичної характеристики реакції.

Студент повинен знати:

- суть поняття "період напівперетворення" і його значення як кількісної характеристики реакції;

- основні положення теорії фотохімічних реакцій;

- роль фотохімічних реакцій у природних процесах, їх застосування у техніці і технології;

вміти:

- визначати величину періоду напівперетворення за кінетичними даними реакції.

 

ОРІЄНТОВНА КАРТКА ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

Зміст і послідовність дій	Вказівки до навчальних дій
1. Період напівперетворення як кількісна характеристика процесів.	1.1. Період напівперетворення як кількісна характеристика процесів. 1.2. Екологічне, радіологічне значення величини періоду напівперетворення.
2. Теоретичні основи фотохімічних реакцій.	2.1. Основні закони фотохімії; закон Гротгуса-Дрейпера, закон фотохі­мічної еквівалентності Ейнштейна, закон поглинання світла Ламберта-Бугера-Бера. 2.2. Поняття про квантовий вихід реакції.
4. Фотохімічні реакції у природі. Фотосинтез у рослинах.

ПИТАННЯ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО ОПРАЦЮВАННЯ.

1) Вибрати правильну характеристику поняття "період напівперетворення”.

а) це проміжок часу від початку реакції, за який концентрація продуктів зрівнюється з концентрацією вихідних речовин;

б) це проміжок часу, за який у системі встановлюється рівновага;

в) це проміжок часу, за який концентрація продуктів стане удвічі більшою, ніж концентрація вихідних речовин;

г) це проміжок часу, за який прореагує половина вихідної кількості речовини.

 

2) Показати, від яких факторів залежить величина періоду напівперетворення.

а) це постійна для всіх реакцій величина, що залежить лише від значення константи швидкості реакції;

б) величина періоду напівперетворення залежить лише від початкової концентрації вихідних речовин;

в) величина періоду напівперетворення, в залежності від порядку реакції, може залежати від різних факторів;

г) величина періоду напівперетворення, в залежності від порядку реакції, залежить від константи швидкості реакції і початкової концентрації.

 

3) Пояснити, чи виконується у фотокаталітичних реакціях закон фотохімічної еквівалентності.

а) виконується, бо це один із основних законів фотохімії;

б) не виконується, бо світло є лише збудником реакції, що далі вже йде самостійно;

в) не виконується, бо поглинання світла може супроводжуватися побічними реакціями, у яких беруть участь і молекули домішок;

г) виконується, бо завжди квант світла, що поглинається, викликає одну елементарну хімічну реакцію.

 

4) Вказати, які промені світла викликають хімічну реакцію.

а) всі, що падають на реакційну систему;

б) всі, що поглинаються реакційною системою;

в) тільки високочастотні промені, що несуть велику кількість енергії;

г) тільки промені видимого сонячного світла.

 

ПРАВИЛЬНІ ВІДПОВІДІ

 

1) Правильна відповідь г).

Період напівперетворення - це проміжок часу від початку реакції, за який прореагує половина початкової кількості вихідної речови­ни, або молярна концентрація вихідних речовин зменшиться наполо­вину.

 

2) Правильна відповідь г).

Величина періоду напівперетворення, в залежності від порядку реакції, розраховується за формулами:

для реакції нульового порядку:

 

для реакції першого порядку:

 

для реакції другого порядку:

 

для реакції третього порядку:

 

де: k - константа швидкості реакції;

С₀ - початкова концентрація речовини.

 

3) Правильна відповідь б).

У фотокаталітичних реакціях світло, що поглинається, ініціює реакцію, яка потім відбувається самодовільно, незалежно від кількості квантів світла, що поглинулися. Таким чином, закон фотохімічної еквівалентності у таких ре­акціях не виконується.

 

4) Правильна відповідь б).

Згідно з основним законом фотохімії - законом Гротгуса-Дрейпера - хімічно активними є тільки ті промені, що поглинаються реак­ційною системою. Це можуть бути не тільки промені со­нячного світла, але й ультрафіолетові та інфрачервоні промені.

 

ПИТАННЯ ДЛЯ КОНТРОЛЮ ЗНАНЬ.

 

1. Розрахувати величину періоду напівперетворення реакції омилення етилформіату, що є реакцією другого порядку, якщо початкова концентрація естеру дорівнює 0,01 моль/л, а константа швидкості реакції дорівнює 1,93 × 10^-1 л/с×моль.

 

2. Порівняти величини періодів напівперетворення (напіврозкладу) радіоактивних ізотопів тритію (12,26 років), радію (1590 років) і радону (3,825 дня) і зробити висновок про швидкість їх розкладу.

 

3. Показати, яке значення має закон Ламберта-Бугера-Бера для фотохімічних реакцій.

 

4. Вказати, які процеси слід вважати зворотними для реакції фотосинтезу і де вони відбуваються.

 

ЛІТЕРАТУРА.

1. Мороз А.С., Луцевич Д.Д., Яворська Л.П. Медична хімія. –В: НОВА КНИГА, 2006,

с. 450-456.

2. Медицинская химия: учеб. / В.А. Калибабчук, Л.И. Грищенко, В.И. Галинская и др.; под ред. В.А. Калибабчук. – К.: Медицина, 2008.

3. Садовничая Л.П., Хухрянский В.Г., Цыганенко А.Я. Биофизическая химия. К., Вища школа, 1986, с. 143, 164-166.

4. Ленский А.С. Введение в бионеорганическую и биофизическую химию. М., Высшая школа, 1979, с. 72-73.

5. Равич-Щербо М.И., Новиков В.З. Физическая и коллоидная химия. М., Высшая школа, 1975, с. 110, 114-115.