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:
- 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.
- 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