1 / 42

Chemia i światło

Chemia i światło. Jerzy Herbich. Instytut Chemii Fizycznej PAN i. Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Szkoła Nauk Ścisłych Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego. Fotochemia. Fotosynteza: n H 2 O + n CO 2  C n H 2n O n + n O 2 Proces widzenia

chaz
Download Presentation

Chemia i światło

An Image/Link below is provided (as is) to download presentation Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author. Content is provided to you AS IS for your information and personal use only. Download presentation by click this link. While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server. During download, if you can't get a presentation, the file might be deleted by the publisher.

E N D

Presentation Transcript

  1. Chemia i światło Jerzy Herbich Instytut Chemii Fizycznej PAN i Wydział Matematyczno-Przyrodniczy Szkoła Nauk Ścisłych Uniwersytetu Kardynała Stefana Wyszyńskiego

  2. Fotochemia Fotosynteza: n H2O + n CO2 CnH2nOn + n O2 Proces widzenia Równowagi kwas-zasada a mutacje w procesie replikacji genów Terapia fotodynamiczna h, chlorofil Spektroskopia

  3. Układ Słoneczny powstał około 4.6 mld lat temu, zaistniało wtedy źródło światła.

  4. Po zderzeniu z obiektem wielkości Marsa, licznymi planetoidami i kometami powierzchnia Ziemi wyglądała prawdopodobnie tak jak na poniższych obrazach.

  5. Ziemia stygła: woda uległa skropleniu, atmosfera oczyszczeniu i któregoś dnia po raz pierwszy promienie Słońca oświetliły powierzchnię naszego globu. (przestała istnieć przesłona)

  6. Promieniowanie elektromagnetyczne Planck (1900): E = h = hc/ p = h/

  7. Oddziaływanie promieniowania z materią Absorpcja Emisja (Luminescencja) Przesunięcie Stokesa: λem > λexc

  8. Aparatura spektralna: Źródło promieniowania (lampa, laser, synchrotron) Element dyspersyjny (monochromator) Detektor promieniowania (fotopowielacz, fotodioda, element CCD)

  9. Widma atomowe E = h = hc/

  10. Rodzaje energii w cząsteczkach • rotacyjna (mikrofale) • oscylacyjna (IR) • elektronowa (UV-Vis)

  11. 10-15 s, 1 fs • elektronowa 10-13 s, 0.1 ps • oscylacyjna 10-11 s, 10 ps • rotacyjna

  12.  rzędu ns  rzędu ms-s

  13. 2 OH- HYDRAZYD 3-AMINOFTALOWY (LUMINOL) 2 (O) + hn +N2 IV singlet S0 IV tryplet T1 (JON FTALANOWY) utlenienie produkty degradacji Chemiluminescencja

  14. Procesy utleniania-redukcji D – e  A 16HCl + 2KMnO4 2MnCl2 + 5Cl2 + 2KCl + 8H2O 10 Cl-1 – 10 e  5 Cl2 2 Mn+7 + 10e  2 Mn+2

  15. Intramolecular Electron Transfer QA-D TICT PICT RICT

  16. Energia Odnawialna „dziura” energe- tyczna ~ 15 TW do 2050 Wiatr 2-4 TW Słoneczna 1.2 x 105 TW na pow. Ziemi 600 TW praktycznie Biomasa 5-7 TW brutto Ogranicza wykorzysta- nie upraw do produkcji żywności Pływy/Prądy Oceaniczne 2 TW brutto Hydroelektryczna 4.6 TWbrutto 1.6 TW technicznie wykonalne 0.9 TW ekonomicznieopłacalne Geotermalna 12 TW brutto Tylko mała część do wykorzystania www.science.doe.gov

  17. Procesy utleniania-redukcji D – e  A h (chlorofil) n H2O + n CO2 CnH2nOn + n O2

  18. Chlorofil a:

  19. Chromatofor (d  60 m) J. Deisenhofer, R. Huber, H. Michel, nagroda Nobla w 1988 roku

  20. www.sc.doe.gov/bes/reports/files/SEU_rpt.pdf

  21. 6 fs CT e- alizarin TiO2 16 nm Ultraszybkie przeniesienie elektronu na powierzchni TiO2 R. Huber, J.-E. Moser, M. Grätzel, J. Wachtveitl J. Phys. Chem. B106 (2002) 6494

  22. Oko człowieka Siatkówka _ _ Światło Soczewka Komórki uczestniczące w formowaniu sygnału nerwowego Pręciki i czopki Fotoreceptory:

  23. Czopki znajdują się w centralnej części siatkówki i odpowiadają za widzeniebarwne. pręciki Pręciki są odpowiedzialne za widzenie czarno-białe (zmierzchowe), występują głównie w częściach peryferyjnych siatkówki.

  24. Początkiem całego łańcucha zdarzeń jest absorpcja kwantu światła przez cząsteczkę retinalu i jego fotoizomeryzacja do formy all-trans. Izomer11-cis Izomer w całości trans (all-trans)

  25. Ultraszybkie procesy biologiczne 1/kfi200 fs Fotoizomeryzacja retinalu (w rodopsynie) jako pierwszy etap procesu widzenia Schoenlen et al, Science 254, 412 (1991)

  26. Retinal jest femtosekundowym włącznikiem uruchamiającym całą kaskadę procesów prowadzących do wygenerowania sygnału, który może być przekazany do centralnego układu nerwowego.

  27. Czy tylko człowiek posiadł w procesie ewolucji umiejętność rozróżniania światła o różnej długości fali ?

  28. Wiązanie wodorowe D-–H+---:A Wiązanie wodorowe powstaje wtedy gdy atom wodoru H związany jest z silnie elektroujemnym atomem D (np. fluor, chlor, tlen, azot) natomiast atom A musi mieć wolną parę elektronową. Między spolaryzowanym wiązaniem kowalencyjnym D-H (z pewnym ładunkiem dodatnim na atomie wodoru) i wolną parą elektronową : atomu A występuje silne oddziaływanie elektrostatyczne.

  29. 7-azaindol: fotoindukowana tautomeryzacja w podwójnie związanych wodorowo dimerach oraz cyklicznych kompleksach z alkoholami (M. Kasha, 1969)

  30. Terapia fotodynamiczna (PDT – ang. photodynamic therapy) • metoda diagnozowania i leczenia nowotworów, polegająca na selektywnym • utlenieniu komórek nowotworowych przez tlen singletowy lub formy rodnikowe, • które powstają w wyniku reakcji fotochemicznej. • Terapia fotodynamiczna wymaga trzech składników: • barwnika zwanego fotouczulaczem (fotosensybilizatorem), aktywującego • tkankę nowotworową na działanie światła; • źródła światła zdolnego do wzbudzenia skumulowanego w tkance • nowotworowej barwnika; • - tlenu rozpuszczonego w tkance.

  31. Z punktu widzenia spektroskopii UV-VIS istotnym wydaje się pasmo absorpcji fotobarwnika. Najbardziej wydajne są fotouczu- lacze, których pasma absorpcji przesunięte w stronę fal dłuższych. Tkanka skórna o grubości 2 mm prawie całkowicie zatrzymuje światło widzialne w zakresie 400-600 nm i tylko światło czerwone 630-750 nm najgłębiej penetruje tkankę. Związki porfirynowe i porficenowe znalazły zastosowanie w terapii jako fotosensybilizatory, właśnie przez to, że posiadają zdolność absorpcji światła czerwonego.

  32. Diagram poziomów energetycznych Jabłońskiego, ukazujący niektóre promieniste i bezpromieniste procesy zachodzące w cząsteczce fotouczulacza.

  33. W  prezentacji mechanizmu widzenia wykorzystano wybrane przezrocza z wykładu habilitacyjnego Jacka Dobkowskiego.

More Related