Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Материалдарды жарық арқылы өзгеруі
Alteration of materials by light
Фотодеградация – материалдардың жарық әсерінен өзгеруі. Көбінесе бұл термин күн сәулесі мен ауаның бірлескен әсерін білдіру үшін қолданылады, ол тотығу мен гидролиз процестерін тудырады. Көп жағдайда фотодеградациядан қасақана сақтану қажет, себебі ол картиналар мен басқа да артефакттарды бүлдіреді. Дегенмен, ол биомассаның қайта минералдануына жартылай себеп болады және кейбір дезинфекция технологияларында мақсатты түрде қолданылады. Фотодеградация инфрақызыл сәуле немесе жылу арқылы материалдардың қалай қартаюы немесе ыдырауы мүмкін екендігіне қатысты емес, бірақ барлық ультракөк сәуле толқындарының диапазонындағы ыдырауды қамтиды.
Photodegradation is the alteration of materials by light. Commonly, the term is used loosely to refer to the combined action of sunlight and air, which cause oxidation and hydrolysis. Often photodegradation is intentionally avoided, since it destroys paintings and other artifacts. It is, however, partly responsible for remineralization of biomass and is used intentionally in some disinfection technologies. Photodegradation does not apply to how materials may be aged or degraded via infrared light or heat, but does include degradation in all of the ultraviolet light wavebands.
Тамақ өнімдері
Тамақты фототозаланудан қорғау өте маңызды. Күн сәулесіне ұшырағанда, мысалы, кейбір дәрумендер мен қоректік заттар ыдырайды. Сыра жағдайында, ультракүлгін сәулелену гоптың ащы қосылыстарын 3 метил-2 бутен-1 тиолға дейін ыдыратып, осылайша дәмді өзгертеді. Көрікті сары түсті шыны ультракүлгін сәулеленуді сіңіре алатындықтан, сыра бөтелкелері көбінесе осыдан жасалады, бұл процестің алдын алу үшін.
The protection of food from photodegradation is very important. Some nutrients, for example, are affected by degradation when exposed to sunlight. In the case of beer, UV radiation causes a process that entails the degradation of hop bitter compounds to 3 methyl 2 buten 1 thiol and therefore changes the taste. As amber colored glass has the ability to absorb UV radiation, beer bottles are often made from such glass to prevent this process.
Бояулар, сиялар және бояулар
Органикалық бояулар, сіңіргілер және бояғыштар органикалық емес бояуларға қарағанда фототозалануға көбірек ұшырайды. Керамика дерлік барлық жағдайда органикалық емес материалдармен боялады, осылайша материалдың тіпті ең қатал жағдайларда да түсін сақтап, фотодеградацияға төзімді болуына мүмкіндік береді.
Paints, inks, and dyes that are organic are more susceptible to photodegradation than those that are not. Ceramics are almost universally colored with non organic origin materials so as to allow the material to resist photodegradation even under the most relentless conditions, maintaining its color.
Пестицидтер мен гербицидтер
Пестицидтердің фототозалануы ауыл шаруашылығының кең ауқымы мен химиялық заттарды қарқынды қолдану себепті зор қызығушылық тудырады. Дегенмен, пестицидтер өздерінің биоцидтік әсерін тиімді ету үшін күн сәулесінде оңай фототозаланбау үшін іріктеледі. Сондықтан, олардың фотодеградациясын күшейту үшін фотосезіктендіргіштер, фотокатализаторлар (мысалы, титан диоксиді) және пестицидтерге шабуыл жасайтын гидроксил радикалдарына айналатын сутек пероксиді сияқты реагенттерді қоса алғанда, қосымша әдістер қолданылады.
The photodegradation of pesticides is of great interest because of the scale of agriculture and the intensive use of chemicals. Pesticides are however selected in part not to photodegrade readily in sunlight in order to allow them to exert their biocidal activity. Thus, more modalities are implemented to enhance their photodegradation, including the use of photosensitizers, photocatalysts (e. g., titanium dioxide), and the addition of reagents such as hydrogen peroxide that would generate hydroxyl radicals that would attack the pesticides.
Дәрілік заттар
Фармацевтикалық заттардың фотодеградациясы олар көптеген су көздерінде табылуына байланысты маңызды. Олар су организмдеріне зиянды әсер етеді, оның ішінде уыттылық, эндокриндік бұзылыстар, генетикалық зақымдану сияқты. Алайда, бастапқы қаптама материалдарында да фармацевтикалық заттардың фотодеградациясын болдырмау қажет. Осы үшін, Fiolax amber және Corning 51 L сияқты қоңыр шынылар дәрілік затты ультракүлгін сәуледен қорғау үшін жиі қолданылады. Йод (Луголь ерітіндісі түрінде) және коллоидты күміс өте аз ультракүлгін сәулені өткізетін қаптамаларда кеңінен қолданылады, бұл деградацияны болдырмауға мүмкіндік береді.
The photodegradation of pharmaceuticals is of interest because they are found in many water supplies. They have deleterious effects on aquatic organisms including toxicity, endocrine disruption, genetic damage. But also in the primary packaging material the photodegradation of pharmaceuticals has to be prevented. For this, amber glasses like Fiolax amber and Corning 51 L are commonly used to protect the pharmaceutical from UV radiations. Iodine (in the form of Lugol's solution) and colloidal silver are universally used in packaging that lets through very little UV light so as to avoid degradation.
Полимерлер
Жалпы синтетикалық полимерлердің шабуылға ұшырауы мүмкін түрлеріне полипропилен және LDPE жатады, олардың тізбектік құрылымындағы үшіншілік көміртекті байланыстар шабуылдың орталығы болып табылады. Күлдізгі сәулелер осы байланыстармен өзара әрекеттесіп, еркін радикалдарды құрайды, олар атмосферадағы оттегімен әрі қарай реакцияласып, негізгі тізбекте карбонил тобын жасайды. Осының салдарынан өнімнің сыртқы беті түсін өзгертіп, жарықтар пайда болуы мүмкін, ал кейбір жағдайларда өнім толығымен ыдырауы да мүмкін. Сыртқы қолдануға арналған арқан сияқты талшықты өнімдердің қызмет ету мерзімі төмен болады, себебі сыртқы талшықтар бірінші болып шабуылға ұшырайды және, мысалы, тозудан оңай зақымданады. Арқанның түсінің өзгеруі де мәселенің ерте ескерту белгісі болуы мүмкін. Ароматтық сақиналар сияқты ультракүлгін сәулені жұтатын топтары бар полимерлер де ультракүлгін ыдырауға сезімтал болуы мүмкін. Мысалы, кевлар сияқты арамид талшықтары ультракүлгін сәулеге өте сезімтал және оларды күн сәулесінің зиянды әсерінен қорғау қажет.
Common synthetic polymers that can be attacked include polypropylene and LDPE, where tertiary carbon bonds in their chain structures are the centres of attack. Ultraviolet rays interact with these bonds to form free radicals, which then react further with oxygen in the atmosphere, producing carbonyl groups in the main chain. The exposed surfaces of products may then discolour and crack, and in extreme cases, complete product disintegration can occur. In fibre products like rope used in outdoor applications, product life will be low because the outer fibres will be attacked first, and will easily be damaged by abrasion for example. Discolouration of the rope may also occur, thus giving an early warning of the problem. Polymers which possess UV absorbing groups such as aromatic rings may also be sensitive to UV degradation. Aramid fibres like Kevlar, for example, are highly UV sensitive and must be protected from the deleterious effects of sunlight.
Механизм
Көптеген органикалық химиялық заттар оттегінің қатысуында термодинамикалық тұрақсыз, бірақ бөлме температурасында олардың спонтанды тотығу жылдамдығы баяу болады. Физикалық химия тілінде мұндай реакциялар кинетикалық тұрғыдан шектеулі. Бұл кинетикалық тұрақтылық ортада күрделі экологиялық құрылымдардың жинақталуына мүмкіндік береді. Жарық сіңірілген кезде триплеттік оттегі синглеттік оттегіге айналады, бұл газдың өте реактивті түрі, ол спинге рұқсат етілген тотығу реакцияларын тудырады. Атмосферада органикалық қосылыстар су мен озоннан түзілетін гидроксил радикалдарымен ыдырайды. Фотохимиялық реакциялар фотонның сіңірілуімен басталады, әдетте 290–700 нм толқын ұзындығы диапазонында (Жер бетінде). Сіңірілген фотонның энергиясы молекуладағы электрондарға беріледі және олардың конфигурациясын қысқа мерзімге өзгертеді (яғни, молекуланы негізгі күйден қозған күйге көтереді). Қозған күй, негізінен, жаңа молекуланы білдіреді. Көбінесе қозған күйдегі молекулалар O2 немесе H2O қатысуында кинетикалық тұрақты болмайды және спонтанды түрде ыдырайды (тотығады немесе гидролизденеді). Кейде молекулалар ыдырап, жоғары энергиялы, тұрақсыз фрагменттерді шығарады, олар айналасындағы басқа молекулалармен әрекеттеседі. Екі процесс те бірлесіп тікелей фотолиз немесе жанама фотолиз деп аталады, және екі механизм де ластаушы заттарды жоюға септігін қосады. Фотодеградацияға арналған пластикті сынау бойынша АҚШ федералды стандарты 40 CFR Ch. I (7–1–03 басылымы) 238-БӨЛІК болып табылады.
Many organic chemicals are thermodynamically unstable in the presence of oxygen; however, their rate of spontaneous oxidation is slow at room temperature. In the language of physical chemistry, such reactions are kinetically limited. This kinetic stability allows the accumulation of complex environmental structures in the environment. Upon the absorption of light, triplet oxygen converts to singlet oxygen, a highly reactive form of the gas, which effects spin allowed oxidations. In the atmosphere, the organic compounds are degraded by hydroxyl radicals, which are produced from water and ozone. Photochemical reactions are initiated by the absorption of a photon, typically in the wavelength range 290–700 nm (at the surface of the Earth). The energy of an absorbed photon is transferred to electrons in the molecule and briefly changes their configuration (i. e., promotes the molecule from a ground state to an excited state). The excited state represents what is essentially a new molecule. Often excited state molecules are not kinetically stable in the presence of O2 or H2O and can spontaneously decompose (oxidize or hydrolyze). Sometimes molecules decompose to produce high energy, unstable fragments that can react with other molecules around them. The two processes are collectively referred to as direct photolysis or indirect photolysis, and both mechanisms contribute to the removal of pollutants. The United States federal standard for testing plastic for photodegradation is 40 CFR Ch. I (7–1–03 Edition) PART 238.
Фотодеградацияға қарсы қорғау
Пластмассалар мен басқа материалдардың фототозалануын полимерлік тұрақтандырғыштармен тежеуге болады, олар кеңінен қолданылады. Бұл қоспаларға антиоксиданттар жатады, олар ыдырау процестерін тоқтатады. Типтік антиоксиданттар – анилиннің туындылары. Тағы бір түрлі қоспа – ультракүлгін сәулелерді жұтатын заттар. Бұл заттар фотонды ұстап, оны жылуға айналдырады. Әдеттегі ультракүлгін сәулелерді жұтатын заттар – күннен қорғау кремдерінде қолданылатын химиялық заттармен байланысты гидрокси-топты бензофенондар. Ескі ойыншықтардың сарғайған пластигін қалпына келтіру «ретробрайт» деп аталады.
Photodegradation of plastics and other materials can be inhibited with polymer stabilizers, which are widely used. These additives include antioxidants, which interrupt degradation processes. Typical antioxidants are derivatives of aniline. Another type of additive are UV absorbers. These agents capture the photon and convert it to heat. Typical UV absorbers are hydroxy substituted benzophenones, related to the chemicals used in sunscreen. Restoration of yellowed plastic of old toys is nicknamed retrobright.