Прогрессивные биохимические и фотохимические процессы и их технологии

вызываемые и ускоряемые действием света. Их элементарный механизм состоит в активации молекул при поглощении фотонов. Большинство промышленных фотохимических реакций происходит по цепному механизму, т.е. молекулы, поглотившие фотон, диссоциируют, и активированные атомы или группы атомов служат инициаторами вторичных реакций .
По такому типу протекают галогенирование углеводородов и других веществ, синтез полистирола, сульфохлорирование парафинов и т.п. Природый фотосинтез требует непрерывного подвода световой энергии. Синтез углеводородов из диоксида углерода воздуха совершается под действием солнечного совета, поглощаемого пигментом растений — хлорофиллом (диалог гемоглобина крови).
Квант лучистой энергии, поступая в реакционную смесь при е< облучении, является “активной частицей”, передающей свою энергию для возбуждения атомов и молекул. Величина кванта энергии должна быть соответствующей энергии активации, это определяется длиной волны излучения.
Так, например, известно, что фотобумагу проявляют при красном свете, так как длина волны красного излучения большая, и квант энергии недостаточен для возбуждения реакции разложения бромида серебра.
Механизм фотохимических реакций может быть различен:
1) реакция возможна, но идет с очень малой скоростью. Под действием излучения концентрация активных частиц увеличивается, реакция переходит в режим цепных и идет самопроизвольно с увеличивающейся скоростью. Например, смесь Н2 и С12 может сохраняться очень долго, но при ультрафиоле­товом облучении она реагирует со взрывом. Для реакций этого типа квантовый выход очень высокий. Квантовый выход—это отношение числа полученных молекул к числу поглощенных квантов энергии;
2) реакция невозможна без дополнительного поступления энергии в систему. Бели эта энергия поступает в виде излучения, то квантовый выход близок или равен единице (фотосинтез в растениях).
Квантовый выход может быть и меньше единицы, если кванты лучистой анергии расходуются на побочные процессы» Примером применения фотохимических процессов в машиностроении и приборостроении является фототравление, когда под действием ультрафиолетового излучения ускоряется процесс растворения металла или полупроводника в тонком слое травителя.
При фотокаталитических процессах фотоны поглощаются не реагентами, а катализаторами, ускоряющими химическую реакцию, т.е. реакция ускоряется в результате суммарного действия катализатора и световой энергии .
Фотохромизм органических соединений связан, как правило, с изменением структуры молекулы. Фотохромная изомеризация характерна для многих ароматических нитросоединений. Например, в о-нитротолуоле при облучении происходит внутримолекулярный перенос протона, в результате которого светло-желтая жидкость переходит в ярко-синюю R2CH–NO2 R2С=N+(O–)–OH .

2.2 Технологии прогрессивных фотохимических процессов

Целесообразность и распространенность применения фотохимических процессов объясняется преимуществами их перед термическими: возможность точной регулировки степени возбуждения молекул; высокая селективность реакции; возможность синтеза термодинамически неустойчивых соединений; процессы мало зависят от температуры; высокая степень чистоты получаемого продукта .
Фотография – это способ получения видимого изображения объектов с помощью света. Техника получения фотоизображений широко применяется при ксерокопировании, изготовлении печатных плат, интегральных схем и коммутаторов на печатных схемах, а также различных деталей, например сеток электробритв и затворов фото- и кинокамер. Во многих случаях при этом используются фоторезисты – материалы, свойства которых изменяются под действием света. Так, на свету может меняться растворимость материала, нанесенного на поверхность, где хотят получить изображение. В качестве светочувствительного вещества в фотографии обычно применяют галогениды серебра, равномерно распределенные в виде микрокристаллов (зерен) в водном растворе защитного коллоида (обычно желатины), нанесенного на подложку. При небольших экспозициях формируется скрытое изображение, которое «проявляется» в присутствии восстановителя. При этом атомы серебра, по-видимому, катализируют процесс восстановления. Для увеличения чувствительности фотоэмульсий в широком диапазоне – от УФ- и коротковолновой области видимого спектра до его красной границы – применяют красители. Их сенсибилизирующий эффект определяется переносом полученной энергии на галогениды серебра. В больших количествах красители используются в цветной фотографии; здесь они непосредственно участвуют в формировании изображения.