Фотохи́мия, раздел химии, в котором изучаются химические реакции, происходящие под действием света. Фотохимия связана с оптикой и оптическими излучениями. Первые фотохимические закономерности были установлены в 19 веке (закон Гротгуса, закон Бунзена-Роско). Как самостоятельная область науки фотохимия оформилась в первой трети 20 века, после открытия закона Эйнштейна, ставшего основным в фотохимии. Молекула вещества при поглощении кванта света переходит из основного в возбужденное состояние, в котором и вступает в химическую реакцию. Продукты этой первичной реакции (собственно фотохимической) часто участвуют в различных вторичных реакциях (темновые реакции), приводящих к образованию конечных продуктов. С этой точки зрения фотохимию можно определить как химию возбужденных молекул, образовавшихся при поглощении квантов света. Часто более или менее значительная часть возбужденных молекул не вступает в фотохимическую реакцию, а возвращается в основное состояние в результате различного рода фотофизических процессов дезактивации. В ряде случаев эти процессы могут сопровождаться испусканием кванта света (флуоресценция или фосфоресценция).
Наиболее типичная фотохимическая реакция в газовой фазе — диссоциация молекул с образованием атомов и радикалов. Примером таких реакций является образование озона в атмосфере из кислорода при грозовых электрических разрядах. При освещении ртутной лампой смеси паров ртути с водородом свет поглощается только атомами ртути, которые, переходя в возбужденное состояние, вызывают диссоциацию молекул водорода. Это пример сенсибилизированной фотохимической реакции. Под действием кванта света, обладающего достаточно высокой энергией, молекулы превращаются в ионы. Этот процесс, называемый фотоионизацией, наблюдают с помощью масс-спектрометра. Простейший фотохимический процесс в жидкой фазе — перенос электрона, то есть вызванная светом окислительно-восстановительная реакция. Перенос электрона, который может происходить при поглощении видимого света, характерен для многих красителей. Фотоперенос электрона с участием молекулы хлорофилла представляет собой первичный акт фотосинтеза. Известны фотохимические процессы изомеризации, перегруппировок, образования циклов. Существуют органические соединения, которые под действием ультрафиолета света изомеризуются и приобретают окраску, а при освещении видимым светом снова превращаются в исходные бесцветные соединения. Это явление фотохромизма — частный случай обратимых фотохимических превращений.
Один из эффективных методов исследования механизма фотохимических реакций — импульсный фотолиз, сущность которого заключается в создании высокой концентрации возбужденных молекул путем освещения реакционной смеси кратковременной, но мощной вспышкой света. Этим методом можно определить как спектр поглощения промежуточной частицы (и тем самым идентифицировать частицу), так и кинетику ее образования и исчезновения. Для этого применяются лазерные импульсы продолжительностью от10-8 с до 10-11-10-12 с, что позволяет исследовать самые ранние стадии фотохимического процесса.
На основе фотохимических реакций (фотохимический реактор, солнечная фотосинтетическая установка) разрабатываются способы химического синтеза. Фотохромные вещества используются для записи информации. С применением фотохимических процессов получают рельефные изображения для микроэлектроники, печатные формы для полиграфии (фотолитография). Практическое значение имеет фотохимическое хлорирование (главным образом насыщенных углеводородов). Важнейшая область практического применения фотохимии — фотография. Помимо фотографического процесса, основанного на фотохимическом разложении галогенидов серебра (главным образом AgBr), большое значение приобрели методы бессеребряной фотографии, например, фотохимическое разложение диазосоединений, которое лежит в основе диазотипии.
- Турро Н. Молекулярная фотохимия. М., 1967.
- Калверт Дж., Питтс Дж. Фотохимия. М., 1968.
- Окабе Х. Фотохимия малых молекул. М., 1981.