Fotokimya Nedir

0
3618
fotokimya nedir

Merhaba arkadaşlar bugünkü yazımızda sizlere fotokimya ve fotokimyasal uyarmaları anlatacağım. Fotokimyanın ilgi alanı, ışımalarının soğurulmasından kaynaklanan kimyasal sonuçlardır. Ger­çekte bu süreç, söz konusu molekülleri uyarılmış duruma, yani normalden daha yüksek bir enerji durumuna geti­rir. Kullanılan enerji miktarı molekül ölçeğinde ele alındığında gerçekten çök büyüktür ve üstelik, molekülün yalnız bir kısmını ilgilendirmek gibi bir üstün­lüğü de vardır. Uyarılmadan sonra bir molekül, genellikle enerjisini dış orta­ma bırakarak normal durumuna geri döner. Molekülle ortam arasındaki bu enerji alışverişi ısı veya yeniden ışıma biçiminde gerçekleşen bir olgudur: bu durumda flüorışı (flüoresans) veya fos­forışı (fosforesans) diye adlandırdığımız olaylar meydana gelir.

Molekülün etkin durumu yeterli bir ömre sahipse fotokimyasal tepkimele­re, yani ışıkla etkinleşen tepkimelere yol açar. Bu tür kimyasal tepkimelerin sağladığı yarar, ısıl etkinleşmeyle elde edilemeyen dönüşümlere imkân vermesidir.

Fotokimya Örnekleri

Fotokimya pek çok doğal veya ya­pay süreçte olaylara katılır. Mesela, görme olayının birinci aşaması bir fotokimyasal dönüşümdür veya fotoizomerleşmedir. Aslında, soğurulan bir  foton bir retinal molekülünün bir izomer moleküle kimyasal dönüşümünü sağlar. Bu değişiklik algılanır ve yükseltilir.

Fotosentezin birinci adımı olan ışık enerjisinin bitkilerce kullanımı da bir fotokimyasal süreçtir. Güneş enerjisini kullanmak amacıyla yapılan çok sayı­da çalışma, doğrudan fotosentez olayından esinlenir.

fotokimya
Şekil 1

Şekil 1’de görüldüğü gibi tersinir bir fotokimyasal tepkimeye örnek olarak spiropiranın açık hali yukarıda gösterilmiştir.

Nihayet, fotokimya alanındaki son araştırmalar şimdiden şaşırtıcı özel­likler taşıyan yeni malzemelerin bulunmasını sağladı. Bunlara örnek ola­rak fotopolimerleşen, dış hekimliğinde veya cisimlerin üçboyutlu kopyalarını çıkarmada kullanılan bileşikler sayılabilir. Ayrıca, bir ışık ışıması altın­da renk değiştiren fotokrom maddeler de vardır. Bu süreç tersinir hale getiril­diğinde, iki tabanlı bilgi depolayabile­cek moleküller elde edilecektir. Bunlar da çok yüksek yoğunlukta yeni tıp bil­gisayar belleklerinin yapımına imkân tanıyacaktır.

Fotokimyasal Uyarma

Maddenin ışığı soğurması aşırı hızla gelişen ve son derece seçimsel nitelik taşıyan bir süreçtir; bu oluşum moleküllerin içinde, hiçbir başka yolla elde edilmesine imkan olmayan yeni düzenlemeler doğurur. Elektromanyetik ışımayı soğurma olayı fotokim­yanın temelini oluşturur Bu olay bir molekülün bir fotonu (ışık tanesi soğurarak, bunun enerjisini alması biçiminde açıklanabilir; söz konusu mo­lekül, bu olay sonucu uyarılmış duruma geçer. Bu yeni durumda, elektronların dağılımı ve bazen molekülün geometrisi tamamen değişebilir, böylece temel durum diye adlandırılan ve başlangıç durumundan çok farklı yepyeni bir biçim alabilir. Bu yüzden uyarılmış durum, temel durumun bir izomeri olarak kabul edilebilir; nitekim bu molekül artık farklı spektroskopik ve kimyasal özellikler gösterir

Isıtmayla moleküllere kolayca iletilen basit ısıl uyarmaya nispetle fotokimyasal uyarma dikkate değer özellikler sunar, öncelikle bu tepkimede soğurulan enerji miktarı molekül ölçeğinde çok büyüktür. 500 nm’lik bir dalga boyu taşıyan bir fotonun (kırmızı ışık) soğurulması 2,5 eV’luk bir enerji doğurur. Eğer aynı sonuca ısıl yoldan erişmek isteseydik, bu amaca ulaşabilmek için 20-30 bin derece sıcaklık gerekecekti. Daha sonra bu enerji seçimsel bir şekilde depolanır; yani ancak özel bir bağı veya bir molekül parçasını ilgilendirir. Bir sonraki aşamada işte o bağ kopacak veya molekül parçası uyarılacaktır.

Bununla birlikte, molekülün fotonun enerjisini soğurabilmesi için bir ön koşulun gelmesi gerekir. Işımadaki dalga boyunun molekülün bir soğurma bölgesine denk düşmesi de zorunludur. Nitekim renksiz ve saydam bir madde, mesela su, ışık enerjisini soğuramaz. Renkli bir maddeyse ancak kendi renginin bütünleyicisi olan ışımaları, yani madde sarıysa, mavi ve moru veren ışımaları soğurabilir. Böyle bir olayda molekül Planck formülü diye adlandırılan ΔE = hc/λ’ye göre ΔE’lik bir enerji kazanır; burada λ ışık ışımasının dalga boyu c ışık hızı ve h Planck değiş­mezidir. Bu formüle göre mavi renge veya daha iyisi denk düşen kısa dalga boylu ışımalar fotokimyada daha etkindir.

Fotokimyasal uyarmanın belirtilmeye değer bir başka özelliği de şudur: bu olay, tümüyle elektronların hareketlerini karşıladığından son derece kısa bir süreç oluşturur. Süresi 10-15 sn (saniyenin milyar kere milyonda biri) olan ışığı soğurma süresi boyunca elektron yapı­sında yeni bir düzenlenme gerçekleşirken, ilgili atomların çekirdekleri sabit kalır. Bu durumda fotokimyasal dönüşümün iki aşamada tamam­landığı söylenebilir; enerji so­ğurma ve ardından bir tepkimeye yol açabilen molekül hareketleri.

Kaynakserway
Paylaşır mısınız?
Önceki İçerikAtom Modelleri Fizik Konu Anlatımı
Sonraki İçerikParçacık Hızlandırıcı Nedir
Elif Yaldız
Merhaba ben Elif Yaldız, bir süre Türkiye de Elektrik ve Elektronik Mühendisliği üzerine eğitim aldıktan sonra, hayat serüvenime yurt dışında Enerji Sistemleri Mühendisliği üzerine devam ettirmeye karar verdim. Burada sizlerle bilgi alış verişinde bulunmaktan memnuniyet duyuyorum.

Düşünceleriniz Nedir?