פוטוכימיה

פוטוכימיה (באנגלית: Photochemistry) היא ענף בכימיה, העוסק באופן שבו גלי אור נראים או בלתי נראים (כדוגמת קרינת על סגול או תת אדום) משפיעים על אטומים ותרכובות. בתהליכים פוטוכימיים, האור מספק את אנרגיית השפעול ליצירת התהליך הכימי.

לאור השפעה ניכרת על קשרים כימיים; הוא מסוגל לשבור קשרים קיימים ולעודד יצירת קשרים חדשים. בנוסף, מסוגל האור להשפיע על הרכב האטום, לגרום לאלקטרונים להיפלט ממנו, או לשנות את רמת האנרגיה שלהם.

תופעות פוטוכימיות בטבע
תופעות פוטוכימיות מופיעות בהקשרים רבים בעולם הפיזיקלי. דוגמאות נפוצות הן יצירת אוזון באטמוספירה ודהיית צבעים החשופים לשמש.

תופעות פוטוכימיות רבות מתרחשות בעולם החי, ועל כן תחומי מחקר רבים של הביוכימיה נשענים על הפוטוכימיה. תרכובות רבות משמשות כקולטני אור בעולם החי: כלורופיל בתהליך הפוטוסינתזה, פיטוכרום בתהליכי העברת אותות בצמחים, רודופסין בעיניהם של בעלי החיים המפותחים. הפוטוכימיה חוקרת את האופן בו מסוגלות תרכובות אלו לקלוט את האור ואת השינוי הנגרם בהן כתוצאה מכך.

שימושים
למחקרים בפוטוכימיה שימושים רבים בכימיה האנליטית. שיטות ומכשירים רבים המשמשים לזיהוי ולכימות חומרים מבוססים על אור ועל האינטראקציות שלו עם החומר. הספקטרוסקופיה, למשל, כוללת עשרות שיטות אנליטיות נפרדות, המבוססות על ספיגת קרינה אלקטרומגנטית.

שימושים הנדסיים בפוטוכימיה כוללים צילום על סרט צילום, והתקני אחסון נתונים, המשתמשים באור לכתיבה ולמחיקה. זיכרון EPROM, למשל, ניתן למחיקה בעזרת אור על סגול. תקליטורים מסוג CD-RW נמחקים בעזרת אינטראקציה פוטוכימית. תהליכים פוטוכימיים משמשים גם בייצור מעגלים משולבים ומעגלים מודפסים, עליהם מורכבים רכיבים אלקטרוניים. תהליכים אלו מכונים פוטוליתוגרפיה.

תהליכים פוטוכימיים
נהוג לחלק את התהליכים הפוטוכימיים לתהליכים המתבצעים בין אור למולקולה אחת, ולתהליכים בהם מעורבים שתי מולקולות. תהליכים פוטואלקטריים חד-מלקולריים כוללים את הפוטוליזה והאיזומריזציה. תהליכים דו-מולקולריים כוללים את הפוטומריזציה והעתקת אטומי מימן.

חוקי הפוטוכימיה
החוק הראשון של הפוטוכימיה, הנקרא חוק גרטהאוס-דרייפר, קובע כי רק אור שנבלע על ידי חומר יכול להביא לשינוי פוטוכימי. החוק נוסח על ידי תאודור גרטהאוס בשנת 1817, ובהמשך על ידי ג'ון ויליאם דרייפר בשנת 1842, בטרם הוכרה הפוטוכימיה כענף מדעי נפרד.

החוק השני של הפוטוכימיה, חוק שטארק-איינשטיין, קובע כי כל פוטון שנבלע משפיע על מולקולה אחת בלבד. החוק הנקרא על שם יוהנס שטארק ואלברט איינשטיין, אשר גילו אותו עצמאית ובמקביל.

קשרים לענפי כימיה אחרים
לפוטוכימיה קשר הדוק לכימיה פיזיקלית, החוקרת את הכוחות הפיזיקליים המשתתפים בקשרים הכימיים, וכן את החלקיקים התת-אטומיים המרכיבים את האטום.

קישורים חיצוניים

 

ערכים שבהם תבנית בריטניקה אינה מתאימה