Photochimie
Définition
La photochimie est l'étude des réactions chimiques, des isomérisations et du comportement physique pouvant intervenir sous l'influence de la lumière visible ou ultraviolette. Elle est la branche de la chimie qui s'intéresse principalement aux vitesses et aux mécanismes des réactions résultant de l'exposition de réactifs à des rayonnements lumineux.
La photochimie organique apporte la vie sur Terre, permettant aux plantes de "manger" la lumière du soleil. Utiliser ce pouvoir de la lumière pour fabriquer de nouvelles molécules en laboratoire à la place de la feuille, du carburant aux produits pharmaceutiques, est l'un des grands défis de la recherche photochimique.
Principe de photochimie :
Une étude de photochimie (photoélectrochimie) : les paires d'ions étroitement liées se réorganisent après la photoexcitation pour minimiser le moment dipolaire global, ce qui peut bloquer des types spécifiques de réactions de transfert d'électrons.
Explications
La photochimie est omniprésente dans l'environnement ambiant et revêt une importance majeure pour les processus chimiques naturels dans toutes les phases de la matière. La région interfaciale entre la phase gazeuse et la phase liquide offre un environnement unique pour la photochimie, affectant les processus chimiques à l'échelle mondiale.
La photochimie est généralement définie comme l'étude des réactions chimiques induites par la lumière. Cependant, la chimiluminescence (l'émission de lumière par des réactions chimiques) est aussi généralement classée comme photochimie.
Principes de la réaction photochimique
Lorsqu'une molécule absorbe des photons, elle est excitée et atteint un état d'énergie plus élevé. Ce processus est connu sous le nom de photoexcitation. La réaction photochimique dépend de trois lois :
- Loi de Grotthuss-Draper : Cette loi stipule que tous les rayonnements lumineux ne produisent pas de réaction chimique. Certaines augmentent l'énergie cinétique des molécules tandis que d'autres sont réémises.
- Loi de Stark-Einstein : Cette loi stipule que chaque molécule de substance absorbante absorbe un photon ou un quantum de rayonnement au cours du processus primaire.
- Loi de Beer-Lambert : cette loi donne une relation linéaire entre l'absorbance et la concentration de l'espèce. Selon cette loi, si une lumière monochromatique traverse une solution d'une substance absorbante, le taux de diminution de l'intensité du rayonnement est directement proportionnel à l'épaisseur du tube et à la concentration de la solution.
Les réactions photochimiques aboutissent à la formation de produits spécifiques. Habituellement, les molécules restent dans leur état d'énergie le plus bas, qui est l'état fondamental. Lorsque le photon excite ces molécules, elles absorbent de l'énergie et passent à l'état excité. Dans cet état excité, les propriétés de la molécule se comportent complètement différemment de l'état fondamental. Les réactions photochimiques sont provoquées par certains photons qui peuvent activer des molécules pour provoquer cette réaction spécifique. La réaction photochimique existe dans les solides, les liquides et les gaz.
Par exemple, les caractéristiques uniques de l'interface gaz-liquide, en particulier l'interface air-eau, a des implications pour les processus photochimiques (réactions photo-intensifiées, formation de radicaux photoinduits et photochimie des acides carboxyliques à longue chaîne à l'interface gaz-liquide).
Catalyse photorédox
La catalyse photorédox est une branche de la photochimie utilisant la lumière plutôt que la chaleur ou des produits chimiques hautement réactifs pour provoquer des réactions chimiques. Cela permet de piloter des réactions avec des barrières cinétiques ou thermodynamiques élevées avec un meilleur contrôle du produit final et des ingrédients potentiellement moins nocifs. Un contre-ion se déplace lorsque le catalyseur est excité par la lumière et il peut ainsi bloquer certains types de réactions.
Thérapie photodynamique
La thérapie photodynamique est un processus dans lequel un produit chimique sensible à la lumière, lorsqu'il est exposé à la longueur d'onde appropriée de la lumière, est activé pour subir soit un processus photophysique, soit pour initier la photochimie, produisant des espèces moléculaires pouvant interagir avec des cibles biologiques (photosensibilisation).
Synonymes, antonymes
Voir tous les synonymes pour "photochimie".2 synonymes (sens proche) de "photochimie" :
- photoélectrochimie
- photophysique
0 antonyme (sens contraire).
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