Физика, гр.258 - 2 курс

Мая  2020 год

 

Добрый день!

Ребята, сегодня тема нашего урока «Химическое действие света»

Цель урока: Раскрыть сущность химического действия света

Задачи: Продолжить формирование знаний о природе света.Представить ещё одно доказательство корпускулярной природы света, используя межпредметные связи курсов физики, химии и биологии.

 

Для достижения положительных итогов  урока вам необходимо:

 

1. Записать в рабочую тетрадь число, аудиторная работа, тема урока:

2. Просмотреть видеоматериал по ссылке https://www.youtube.com/watch?time_continue=3&v=VVZXzHDGDgE&feature=emb_logo

3. Изучить следующую информацию:

Одним из интереснейших объектов изучения в курсе физики 11 класса является свет! Многое знаем! Мы рассмотрели как ведёт свет, что он представляет при распространении и что представляет собой свет при взаимодействии с веществом, т.е. при излучении и поглощении.

Вспомним, что свет обладает корпускулярно-волновым дуализмом, т.е. свет – электро-магнитные волны и поток фотонов. Его свойства представлены в схеме:

 

Итак, акцентируем внимание на том

• Как ведёт себя свет при поглощении? (как поток частиц фотонов)
• Какой энергией обладает фотон? (Е = hJ, где J – частота света)
• Как эта энергия поглощается? (Целиком).

В случае видимого и ультрафиолетового света этой энергии достаточно, что бы расщепить многие молекулы. Часто после расщепления молекул начинается целая цепочка химических превращений. В этом и проявляется химическое действие света.

Расщепление молекул светом, при котором часто начинается целая цепочка химических превращений – химическое действие света.     

Рассмотрим некоторые примеры химического действия света в химических, биологических и физических процессах. Некоторые явления вы изучали в химии, биологии, но не знали о квантовой природе света. Сейчас я попрошу вас рассмотреть процессы с квантовой точки зрения. 

В химии:

В результате действия света в некоторых веществах происходят химические превращения – фотохимические реакции. При фотохимических реакциях молекулы вещества поглощают фотоны падающего света, в результате чего происходят их химические превращения. Наиболее активными являются лучи, обладающие короткой длины волны: синие, фиолетовые, ультрафиолетовые, т.к. этим фотонам соответствует большая энергия.

1. В некоторых случаях поглощение света вызывает разложение вещества, например, при освещении паров брома молекула Вr₂ распадается на два атома.

2. Иногда свет инициирует процесс. Например, смесь водорода и хлора в стеклянном сосуде в темноте может храниться долго без изменений. Но стоит выставить сосуд на солнечный свет, как происходит немедленное соединение обоих газов в хлористый водород, сопровождаемое взрывом.

3. Длительное химическое действие света мы наблюдаем при выцветании красок, которое состоит чаще всего в окислении красящего вещества. Краски обесцвечиваются только в течении того времени, пока они подвергаются воздействию света. (выцветают бумага, волосы).

4. Реакции замещения у алканов с галогенами инициируются квантом света в начале реакции, а затем взаимодействие идёт по цепному механизму. Например, хлорирование метана идет в 4 стадии

5. Окисление кислородом воздуха раствора иодида калия.

В биологии:

1. Химические реакции под действием света происходят в зелёных листьях деревьев и травы, в иглах хвои, во многих микроорганизмах. В зелёном листе под действием Солнца происходят необходимый для всей жизни на Земле процесс фотосинтеза. Он даёт нам пищу и кислород для дыхания.

Реакция фотосинтеза протекает с образованием углеводов и выделением кислорода. Происходит это, как установил русский биолог К.А.Тимирязев, в молекулах хлорофилла под действием солнечного излучения определённой (красной) области спектра.

СО₂ + Н₂О +  hJ → 1/6 (С₆Н₁₂О₆) + О₂↑

Механизм фотосинтеза не выяснен до конца. Классическая физика не могла объяснить фотохимические реакции. В квантовой физике это получает чёткое объяснение: атомы внутри молекулы удерживаются химическими связями, которые разрываются при поглощении молекулой фотона; в результате молекула распадается. При малой энергии фотона фотохимическая реакция не происходит.

Фотосинтез – основа жизни на Земле. Это единственный процесс, в результате которого органический мир за счёт энергии излучения Солнца пополняет свою внутреннюю энергию, расходуемую в процессе жизнедеятельности. По одной из теорий, почти весь кислород в атмосфере Земли образовался и поддерживается за счёт фотосинтеза.

 

2. Энергия света → в энергию нервных импульсов. В палочках и колбочках сетчатки глаза вследствие фотохимических реакций с участием зрительных пигментов (пурпура) формируются нервные импульсы, передающиеся в головной мозг, где происходит их трансформация в зрительные образы.

 

3. Под действием ультрафиолетового излучения образуется озон.

 

В физике:

Сначала обратим внимание, что фотохимические реакции и фотосинтез происходят за счёт энергии квантов света. Энергии кванта достаточно чтобы вызвать превращение молекул вещества или расщепить молекулы на составные части. Причём масса прореагировавшего в реакции вещества ~ энергии поглощённого света:

                            m = kE                     Е = hJ

Фотография

Квантовая природа света проявляется и в действии света на фотоплёнку и фотобумагу. Фотопластинка покрыта чувствительным слоем из маленьких кристаллов бромида серебра АgBr, вкраплённых в желатин. Под действием кванта света электрон отрывается от отдельных ионов брома и захватывается ионами серебра → образуется небольшое число нейтральных атомов серебра (пластинка чернеет на свету).

Таким образом, при фотографировании на плёнке образуется скрытое изображение объекта.

Процесс получения фотографии состоит из нескольких этапов:

1. съемка – это получение с помощью объектива на светочувствительном слое фотоплёнки действительного изображения фотографируемого объекта. Под действием света небольшая часть засвеченных молекул бромистого серебра распадается на атомы брома и серебра. Атомы серебра образуют крошечные группки по 2-3 штуки, неразличимые даже в микроскоп. При правильной экспозиции число таких группок пропорционально освещённости. Полученное изображение называют скрытым.
2. проявление фотоплёнки – это химическая обработка. В процессе которой скрытое изображение превращается в явное. Суть в том, что под действием реактивов (гидрохинон, метол) происходит дальнейшее выделение серебра там, где оно уже началось, но теперь выпавшие атомы серебра объединяются в крупные зёрна. После проявления на фотоплёнке получается хорошо заметное негативное изображение.  (промыть водой, чтобы проявитель не попал в закрепитель!)

3. закрепление – процесс удаления из фотослоя всех непрореагировавших светочувствительных зёрен бромида серебра, для чего плёнку опускают в раствор гипосульфита. Если этого не сделать, то плёнка на свету почернеет. Закрепление завершается тщательной промывкой фотоматериала в воде для удаления продуктов хим. реакций.

4. копирование – процесс переноса изображения с фотоплёнки на фотобумагу, также покрытую фоточувствительным слоем. Процессы те же, что и описанные выше. Получено позитивное изображение.

4. Записать в тетрадь:

 

Расщепление молекул светом, при котором часто начинается целая цепочка химических превращений – химическое действие света. 

Например,    

Домашнее задание:

1) Изучить подробно материалы урока

2) Ответьте на вопросы

1. В чём состоит хим. действие света?

2. Доказательством какой природы света оно является?

3. В каких процессах проявляется хим. действие света?

4. Как проявляются квантовые свойства света в фотохимических реакциях?

5. Какие превращения энергии происходят в цепи реакций фотосинтеза?

6. Почему фотосинтез – основа жизни на Земле?

7. Почему фотосинтез не происходит ночью, хотя на листья падают инфракрасные лучи?

8. Как проявляются квантовые свойства света в фотографии?

 

Уважаемые ребята!

1) Фото  или сканкопию  выполненного домашнего задания отправлять для проверки в личные сообщения преподавателю на страницу ВКонтакте: https://vk.com/id403066777

Срок 19.05.2020