Cảm quangKhi một phân tử thứ hai nằm gần một phân tử được kích thích điện tử, kích thích có thể được chuyển từ cái này sang cái kia trong không gian. Nếu phân tử thứ hai khác nhau về mặt hóa học, thì có thể có sự thay đổi đáng kể về sự phát quang. Ví dụ, sự phát quang hóa học của một con sứa thực sự có màu xanh lam, nhưng do năng lượng được truyền sang GFP nên sự phát quang quan sát được có màu xanh lục.  Britannica Quiz Ins và Outs of Chemistry Bạn có thể biết rằng các yếu tố tạo nên không khí chúng ta thở và nước chúng ta uống, nhưng bạn có biết thêm về chúng không? Nguyên tố nào gần như nhẹ như hiđro? Bạn gọi sự pha trộn của hai nguyên tố hóa học là gì? Tìm câu trả lời trong bài kiểm tra này. Ôxy phân tử nhạy cảm quang là một loại ôxy hóa mạnh, cản trở nghiêm trọng hiệu quả quang hợp của thực vật và gây ra các vấn đề sức khỏe như đục thủy tinh thể ở người. Cáctrạng thái cơ bản của oxy phân tử rất khác thường ở chỗ nó làsinh ba ; do đó, nó có thể chấp nhận năng lượng điện tử từ các trạng thái bộ ba năng lượng hơn của các phân tử khác trong một quá trình được gọi làdập tắt (như trong trường hợp của cánh tàu con thoi được mô tả ở trên). Khi điều này xảy ra, phân tử cho bắt đầu ở trạng thái bộ ba và trải qua sự thay đổi spin thànhtrạng thái cơ bản đơn . Oxy phân tử bắt đầu ở trạng thái cơ bản ba lần và cũng chuyển spin sang trạng thái kích thích đơn. Vì tổng spin giữa hai phân tử là không đổi, nên việc truyền năng lượng có thể xảy ra nhanh chóng và hiệu quả. Trạng thái đơn ôxy phân tử tạo ra lân quang ở vùng hồng ngoại xa và hồng ngoại gần. Hơn nữa, nó vừa là chất oxy hóa mạnh vừa là chất peroxid và nếu được hình thành, có thể tấn công hóa học (oxy hóa) một phân tử gần đó, thường là cùng một phân tử nhạy cảm với oxy phân tử. Cácphản ứng oxi hóa thường chuyển phân tử thành dạng không có màu. Tẩy trắng do ánh sáng gây ra (một loạiphotodamage) có thể được quan sát thấy ở gần như bất kỳ vật liệu màu nào để lại dưới ánh sáng mặt trời. Trên thực tế, các hệ thống quang hợp trong thực vật phải liên tục được tháo dỡ, sửa chữa và xây dựng lại vì hiện tượng quang hóa (chủ yếu từ oxy phân tử đơn). Một số sinh vật sử dụng photodamage để có lợi cho chúng. Một loại nấm gây bệnh thực vật hiệu quả đáng kể ,Cercospora , tạo ra một sắc tố nhạy cảm hiệu quả với oxy phân tử đơn. Quá trình peroxy hóa màng tế bào thực vật làm cho tế bào của cây bị nhiễm bệnh vỡ ra, tạo chất dinh dưỡng cho nấm. Hóa chất phát quangCác phản ứng hóa học có thể để lại một phân tử có đủ nội năng để tạo rahuỳnh quang vàlân quang , được gọi là sự phát quang hóa học . Các nhà thám hiểm biển sâu nhận xét về màu đỏ rực kỳ lạ trong bóng tối của vực thẳm đại dương được tạo ra bởi các lỗ thông hơi của núi lửa được gọi là những người hút thuốc đen. Đây là hiện tượng lân quang từ oxy phân tử đơn bị kích thích bởi phản ứng hóa học với các hợp chất lưu huỳnh trong nước biển. Một ví dụ quen thuộc là que phát sáng phổ biến trong các trò giải trí vào ban đêm. Nhiều sinh vật sống phát ra sự phát quang hóa học, thường được gọi là phát quang sinh học . Một ví dụ quen thuộc là đèn flash màu vàng củađom đóm . Trong con đom đóm, hợp chất hóa học luciferin được enzyme luciferase chuyển đổi thành mộthợp chất trung gian . Hợp chất trung gian mới được hình thành tự phát phân hủy thành oxyluciferin và carbon dioxide trong khi phát ra một photon ánh sáng. Các ví dụ khác về sự phát quang sinh học bao gồm ánh sáng màu vàng của sóng biển vào ban đêm do vi khuẩn biển phổ biến và sâu đường sắt Nam Mỹ , có dạng ấu trùng cái với đầu phát quang sinh học màu đỏ và một loạt đốm sáng màu xanh lá cây dọc theo cơ thể của nó. PhotoprotectionBảo vệ quang liên quan đến việc tiêu tán không bức xạ của năng lượng điện tử dư thừa để tránh làm hỏng các quá trình hóa học từtrạng thái phấn khích . Ví dụ đơn giản nhất là một phân tử (chẳng hạn nhưcarotenoid ) có chuyển đổi bên trong hiệu quả cao để các quá trình cạnh tranh khác (huỳnh quang,sự giao nhau giữa các hệ thống và quang hóa) là không đáng kể. Năng lượng được hấp thụ chỉ đơn giản là bị tiêu tán dưới dạng nhiệt. Trong DNA , sự hấp thụ củaÁnh sáng UV tạo ra trạng thái đơn kích thích trên một cơ sở của DNA. Bazơ bị kích thích này có thể trải qua một phản ứng hóa học, được gọi là phản ứng xiclophotoaddition 2 + 2, với một bazơ gần đó kết hợp cả hai với nhau thành một chất dimer. Một khía cạnh đáng chú ý của cấu trúc xoắn thuận tay phải của DNA là bộ chụp ảnh quang này không gây ra những thay đổi đáng kể về hình dạng của chuỗi xoắn. Tuy nhiên, khiếm khuyết này trong sợi DNA cuối cùng có thể dẫn đến đột biến và gây ra ung thư hoặc chết tế bào (apoptosis). May mắn thay, chuyển đổi bên trong nhanh chóng là đặc tính cố hữu của các cơ sở dị vòng tạo nên DNA và là cơ sở chính để bảo vệ DNA khỏi bị hư hại. Ngoài ra, khiDa tiếp xúc với bức xạ quang học cường độ cao, các bào quan gọi là tế bào hắc tố bắt đầu nhân lên và di chuyển, đồng thời bắt đầu tổng hợp các hạt melanin làm đen da và giảm lượng tia UV đến DNA bên dưới. Có lẽ các chất bảo vệ quang phổ biến nhất trong tự nhiên là carotenoit . Chúng cung cấp sự bảo vệ cần thiết cho tất cả các sinh vật quang hợp đã biết, cũng như mắt của động vật. Carotenoid tạo ra các phân tử chất bảo vệ quang lý tưởng vì chúng có sự chuyển đổi bên trong nhanh chóng từ tất cả các trạng thái, bao gồm từ S 1 đến S 0 (1100 ps, tùy thuộc vào carotenoid) và vì không cho phép phát huỳnh quang từ trạng thái S 1 của chúng . Do đó, tất cả các ổ cắm điện tử có thể được ngắt hiệu quả ngoại trừ sự tiêu tán năng lượng dưới dạng nhiệt. Điều quan trọng hơn là năng lượng T 1 của tất cả các carotenoid quan trọng về mặt sinh học, chẳng hạn như beta-caroten, nằm dưới năng lượng S 1 của oxy phân tử. Do đó, các carotenoid không có khả năng nhạy cảmoxy phân tử đơn và thực sự dập tắt nó, tiêu tán năng lượng một cách an toàn dưới dạng nhiệt và để lại oxy phân tử trạng thái cơ bản vô hại. Điều nàytác dụng chống oxy hóa cũng bảo vệ động vật và thực vật khỏi oxy phân tử đơn được tạo ra trong các quá trình sinh học và là lý do cho sự quan tâm lớn của y học đối với carotenoid. Ngoài ra, carotenoid làm dập tắt các phân tử khác ở trạng thái T 1 của chúng , ngăn cản sự hình thành oxy phân tử đơn. Điều này giải thích cho số lượng lớn các carotenoid được tìm thấy trong các hệ thống quang hợp và trong võng mạc, nơi không thể tránh khỏi sự tiếp xúc quang liên tục tạo ra một số lượng lớncác trạng thái sinh ba . Một ví dụ thương mại về nhu cầu bảo vệ quang học là gỗ và giấy bị ố vàng do ánh sáng mặt trời. Giấy có chứa hóa chất lignin . Phản ứng quang học chuyển đổi dẫn xuất lignin thành benzofuran, tạo ra màu vàng. Phân ly quang họcMột loại phản ứng quang hóa là sự phân ly của một phân tử thành hai mảnh . Vì chính các điện tử cung cấp lực liên kết giữ các nguyên tử lại với nhau thành phân tử, nếu sự phân bố của các điện tử trong phân tử thay đổi mạnh, thì lực liên kết cũng có thể thay đổi. Trong phân ly quang học, còn được gọi là quang phân , sự hấp thụ ánh sáng làm tăng phân tử thànhtrạng thái kích thích trong đó một trong các liên kết hóa học không còn tồn tại. Do đó, sự hấp thụ ánh sáng gây ra sự phân cắt một liên kết hóa học và giải phóng hai mảnh được gọi làgốc bởi vì chúng đều có đủ điện tử để tạo thành một nửa liên kết hóa học và thường khá phản ứng. Ví dụ phổ biến nhất của phân ly quang liên quan đến oxy phân tử trong tầng bình lưu . Mặc dù sự hấp thụ oxy phân tử từ 180 đến 240 nanomet (nm; 1 nm là 10 -9 mét) là cực kỳ yếu, nó có thể thúc đẩy quá trình này vì lượng lớn oxy phân tử trong tầng bình lưu và rất nhiều.photon s trong vùng này của quang phổ mặt trời. Trong phản ứng, phân tử oxy bị phân mảnh thành hai nguyên tử oxygốc , phản ứng với các phân tử oxy khác để tạo thành ozone . Ozone này tạo thành các tầng ozone , mà hấp thụ photon mạnh tại 180-280 nm, do đó bảo vệ các sinh vật trên bề mặt của Trái đất từ hầu hết các tổn hại tia UV từ Sun . Sơ đồ hóa học ozon trong môi trường oxy tinh khiết. Tia tử ngoại được biểu diễn bằng h ν. Encyclopædia Britannica, Inc. |
