Звідки на Землі кисень і яка природа зору? Фотохімія

Чотири мільярди років тому атмосфера Землі не містила вільного кисню, він знаходився тільки в складі оксидів. Насичення атмосфери Землі киснем почалося, коли почала вимирати група метаноутворюючих бактерій. Це сталося 2,7 мільярда років тому.

При цьому синьо-зелені водорості, що виділяють кисень, продовжили свою життєдіяльність. Поштовхом до цієї події стало зниження вмісту нікелю на Землі, необхідного для життєдіяльності метаноутворюючих бактерій. Потім з появою зелених рослин з справу вступив фотосинтез.

Фотохімія - Наука про хімічних перетвореннях речовин під дією електромагнітного випромінювання - ближнього ультрафіолетового (з довжиною хвилі 100-400 нм), Видимого (400-800 нм) Та ближнього інфрачервоного (0,8-1,5 мкм). Практична фотохимия - фотографія (найважливіше досягнення фотохімії - винахід фотографії, заснованої на фотохімічному розкладанні галогенідів срібла) - виготовлення друкарських форм і мікросхем методами фотолітографіі- фотохімічний синтез (виробництво капролактаму, синтез вітамінів групи D) - модифікацією полімерних матеріалів (фотополімеризація, фотомодифікація і фотодеструкція полімерів ) - перетворенням сонячної енергії в хімічну.

Найбільш значимим для Землі природним фотохимическим є фотосинтез - Перетворення зеленими рослинами і фотосинтезуючими мікроорганізмами енергії сонця в енергію хімічних зв'язків органічних речовин. При поглинанні фотона відбувається реакція:

nCO₂ + nH₂O = [CH₂O]_n +nO₂

Щорічно в результаті фотосинтезу на землі утворюється 150 млрд. Тонн органічної речовини, засвоюється 300 млрд. Тонн СО₂ і виділяється 200 млрд. тонн Про₂.

Переважну частину інформації про навколишній світ людина і більшість тварин одержують за допомогою зору, заснованого на фотоизомеризации родопсина або зорового пурпура в паличках і йодопсіна в колбочках, яка запускає ланцюг ферментативних процесів посилення сигналу і тим самим забезпечує надзвичайно високу чутливість аж до реєстрації окремих фотонів. Так як зоровий нерв має розгалуження по всій поверхні сітківки, то характер роздратування залежить від того, в яких місцях сітківки відбулося фотохімічні розкладання. Тому роздратування зорового нерва дозволяє судити про характер зображення на сітківці і, отже, про картину в зовнішньому просторі, яка є джерелом цього зображення.

Озон утворюється у верхніх шарах атмосфери з кисню під дією короткохвильового (180 нм) Випромінювання Сонця. Він поглинає випромінювання Сонця в області 200-300 нм, згубно діє на живі організми.

Центр фотохімії РАН (ЦФРАН, Москва) працює в формується галузі науки на кордоні між фізикою і хімією - фотоніка супрамолекулярних нанорозмірних структур.

Фундаментальні дослідження Центру спрямовані на синтез нових хімічних сполук, здатних утворювати супрамолекулярні структури, створення супрамолекулярних комплексів і ансамблів, супрамолекулярних нано-, мікро- і макрокрісталлов, дослідження будови, лінійних і нелінійних оптичних і фотохімічних властивостей цих систем, встановлення зв'язку між будовою супрамолекулярних структур та їх оптичними та фотохімічними властивостями.