Fotogeokimyo

Fotogeokimyo — fotokimyo va geokimyoni yer yuzasining tabiiy komponentlarida sodir boʻladigan yoki sodir boʻlishi mumkin boʻlgan yorugʻlik taʼsirida sodir boʻladigan kimyoviy reaksiyalarni oʻrganish uchun birlashtiradigan yoʻnalish. Ushbu mavzu boʻyicha birinchi keng qamrovli sharh 2017-yilda kimyogar va tuproqshunos Timoti A Doane tomonidan nashr etilgan, ammo fotogeokimyo atamasi bir necha yil oldin yorugʻlik taʼsirida mineral oʻzgarishlarning shakllanishdagi rolini tavsiflovchi tadqiqotlarda kalit soʻz sifatida paydo boʻlgan edi. Yerning biogeokimyosi, bu haqiqatan ham fotogeokimyoviy tadqiqotning asosini tavsiflaydi, ammo taʼrifga boshqa jihatlar ham kiritilishi mumkin.

Fotogeokimyo sohasi 
Fotogeokimyoviy reaksiyaning konteksti bevosita yer yuzasi hisoblandi, chunki u yerda quyosh nuri mavjud (garchi boshqa yorugʻlik manbalari, masalan, xemiluminesans fotogeokimyoviy tadqiqotdan qatʼiyan chiqarib tashlanmaydi) boʻlganligi uchun ham bu asosiy sabab hisoblanadi. Togʻ jinslari, tuproq va detritlar kabi quruqlikning tarkibiy qismlari oʻrtasida reaktsiyalar paydo boʻlishi ham mumkin, choʻkindi va erigan organik moddalar kabi yer usti suvlarining tarkibiy qismlari, mineral aerozollar va gazlar kabi quruqlik yoki suv bilan bevosita aloqada boʻlgan atmosfera chegara qatlamining tarkibiy qismlari sanaladi. Koʻrinadigan va oʻrta va uzoq toʻlqinli ultrabinafsha nurlanish fotogeokimyoviy reaktsiyalar uchun asosiy energiya manbai hisoblanadi, chunki yorugʻlik toʻlqin uzunligi taxminan 290 (nm)dan qisqaboʻlganligi uchun ham  hozirgi atmosfera tomonidan toʻliq soʻriladi . Aynan shu sababli ham hozirgi yer atmosferasidan farqli atmosferalarni hisobga olmaganda amalda bu ahamiyatsiz hisoblanadi.

Fotogeokimyoviy reaksiyalar tirik organizmlar tomonidan osonlashtirilmagan kimyoviy reaksiyalar bilan chegaralanadi. Oʻsimliklar va boshqa organizmlardagi fotosintezni oʻz ichiga olgan reaktsiyalar, masalan, fotogeokimyo deb hisoblanmaydi, chunki bu reaktsiyalar uchun fizik-kimyoviy kontekst organizm tomonidan oʻrnatiladi va bu reaktsiyalar davom etishi uchun saqlanishi kerak (yaʼni, organizmda reaktsiyalar toʻxtasa). oʻladi). Bundan farqli ravishda, agar organizm tomonidan maʼlum bir birikma hosil boʻlsa va organizm oʻlsa-da, ammo birikma saqlanib qolsa, bu birikma kelib chiqishi biologik boʻlsa ham fotogeokimyoviy reaktsiyada mustaqil ravishda ishtirok etishi mumkin (masalan, biogen mineral choʻkmalar yoki oʻsimliklardan suvga ajralib chiqadigan organik birikmalar).

Bir nechta alohida holatlar bundan mustasno sanaladi, fotogeokimyo taʼrifiga mos keladigan tadqiqotlar aniq belgilanmagan, ayniqsa fotokimyo rivojlanayotgan yoki yangi soha boʻlgan davrda fotokimyoning jabhalari oʻrganildi lekin anʼanaviy ravishda fotokimyo sifatida tasniflanib berilgan. Biroq, fotogeokimyoviy tadqiqotlar oʻziga xos kontekst va taʼsirlardan kelib chiqqan holda ajratilishi mumkin, bu esa „eksperimental geokimyoning yomon oʻrganilgan sohasi“ ga koʻproq taʼsir qiladi. Fotogeokimyo taʼrifiga mos keladigan oʻtmishdagi tadqiqotlar retroaktiv ravishda shunday belgilanishi mumkin.

Fotogeokimyoviy reaksiyalarni tasniflash 
Fotogeokimyoviy reaksiyalar termodinamika va ishtirok etayotgan materiallarning tabiatiga qarab tasniflanishi yaʼni shunga qarab boʻlinishi, ajratib olish mumkin. Bundan tashqari, yorugʻlik va tirik organizmlar (fototrofiya) ishtirokidagi oʻxshash reaksiyaga nisbatan noaniqlik mavjud boʻlib qolsa, „fotokimyoviy“ atamasi maʼlum bir abiotik reaktsiyani tegishli fotobiologik reaksiyadan ajratish uchun ishlatilishi ham mumkin. Masalan, „temir (II) ning fotooksidlanishi“ yorugʻlik (fototrofik yoki fotobiologik temir oksidlanishini misol tariqasida etish mumkin) yoki qatʼiy kimyoviy, abiotik jarayon (temirning fotokimyoviy oksidlanishi) tomonidan boshqariladigan biologik jarayonga ishora qilishi mumkin. Xuddi shunday, yorugʻlik taʼsirida suvni O2 ga aylantiradigan abiotik jarayonni xuddi shu muhitda yuzaga kelishi mumkin boʻlgan suvning fotobiologik oksidlanishidan farqlash uchun oddiygina „suvning fotooksidlanishi“ emas, (masalan, suv oʻtlari tomonidan) balki „suvning fotokimyoviy oksidlanishi“ deb nomlanishi mumkin.

Termodinamikasi 
Fotogeokimyoviy reaksiyalar umumiy fotokimyoviy reaksiyalarni tavsiflashda qo‘llaniladigan prinsiplar bo‘yicha tavsiflangani sababli, aynan shunga o‘xshash tarzda tasniflanishi mumkin:

 Fotosintez: eng umumiy maʼnoda, fotosintez deganda erkin energiyaning oʻzgarishi (DGo) reaktsiyaning oʻzi uchun ijobiy boʻlgan yorugʻlik bilan faollashtirilgan har qanday reaksiyaga ishora qiladi (katalizator yoki yorugʻlik mavjudligini hisobga olmagan holda). Mahsulotlar reaktivlarga qaraganda yuqori energiyaga ega va shuning uchun reaktsiya termodinamik jihatdan noqulay boʻladi, faqat katalizator bilan birgalikda yorugʻlik taʼsiridan tashqari. Fotosintetik reaksiyalarga suvning H2 va O2 ni hosil qilish uchun boʻlinishi, CO2 va suvning O2 va metanol va metan kabi qaytarilgan uglerod birikmalarini hosil qilish uchun reaksiyasi, N2 ning suv bilan reaksiyasi NH3 va O2 hosil boʻlishi misol boʻladi.
 Fotokataliz: bu katalizator ishtirokida tezlashtirilgan reaksiyalarni anglatadi (yorugʻlikning oʻzi katalizator emas, chunki xato nazarda tutilgan boʻlishi mumkin). Umumiy reaksiya erkin energiyaning salbiy oʻzgarishiga ega va shuning uchun termodinamik jihatdan qulaydir. Fotokatalitik reaksiyalarga organik birikmalarning O2 bilan CO2 va suv hosil qilish reaksiyasi, organik birikmalarning suv bilan reaksiyaga kirishishi natijasida H2 va CO2 ni misol qilib keltirish mumkin.
 Katalizlanmagan fotoreaktsiyalar: fotoinduktsiyalangan yoki fotoaktivlangan reaktsiyalar faqat yorugʻlik taʼsirida sodir boʻladi. Masalan, organik birikmalarning fotodegradatsiyasi koʻpincha katalizatorsiz davom etadi, reaksiyaga kirishuvchi moddalarning oʻzi yorugʻlikni oʻzlashtiradi.

Yuzaki sezgirlik 
Bilvosita katalizatorlar reaktivlarning sirt sensibilizatsiyasi orqali ham taʼsir qilishi mumkin, bu orqali sirtga soʻrilgan turlar fotodegradatsiyaga koʻproq moyil boʻlib qolar ekan.

Uglerod aylanishidagi reaksiyalar

Boshqa reaktsiyalar, shu jumladan bogʻlangan tsikllar

Manbalar