Fotochemie

Der Begriff Fotochemie beschreibt in der Chemie zum einen photochemische Reaktionen, die durch Licht initiiert werden und zum anderen die chemischen Stoffe und Verfahren zur Erzeugung photographischer Bilder.

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Photochemische Reaktionen

Unter dem Begriff Photochemie versteht man chemische Reaktionen, die durch Einwirkung von Licht initiiert werden. Die Grundvoraussetzung hierfür ist eine Absorption des Lichtes durch das zu reagierende Molekül, das heißt das Absorptionsverhalten des Moleküls muss zu der Wellenlänge des verwendeten Lichtes passen. Gelegentlich wird auch ein Photosensibilisator verwendet, der primär angeregt wird und die Energie auf die zur Reaktion zu bringenden Moleküle überträgt.

Die Absorption eines Lichtquants führt dabei zu einem energetisch angeregten Zustand eines Moleküls, das seine so gewonnene Energie entweder durch Photoemission aus dem angeregten Singulett-Zustand (Fluoreszenz) oder aus dem Triplett-Zustand (Phosphoreszenz), durch strahlungslose Relaxation oder durch eine chemische Reaktion verlieren kann.

Die Effizienz der einzelnen Prozesse kann durch Quantenausbeuten bemessen werden. Diese beschreiben den Bruchteil der sich gemäß dem beschriebenen Prozess verhaltenen Moleküle. Die Summe der Quantenausbeuten liegt bis auf eine einzige Ausnahme – der chemischen Kettenreaktion – bei 1.

Beispiele für photochemische Reaktionstypen sind:

• Kupplungen, wie zum Beispiel die Herstellung von Dewarbenzol aus Benzol
• Spaltungen, wie zum Beispiel die Abspaltung von Kohlenmonoxid aus Carbonylverbindungen
• Umlagerungen, wie zum Beispiel die Isomerisierung von Cycloheptatrien zu Toluol
• Zyklisierungen, wie zum Beispiel die Bildung von Carbazol aus Diphenylamin (perizyklische Reaktion)
• Lichtinduzierte Kettenreaktionen, wie zum Beispiel die Reaktion von Chlor und Wasserstoff (Chlorknallgas) zu Chlorwasserstoff, deren Reaktionsmechanismus insbesondere von Walther Nernst und Max Bodenstein aufgeklärt wurde.

Ein bekanntes Beispiel für eine chemische Reaktion mit photochemischen Reaktionsschritten ist die Photosynthese.

Chemische Stoffe und Verfahren zur Erzeugung photographischer Bilder

In der Photo-Chemie kommen Chemikalien für folgende Bereiche zur Anwendung:
In der Fotoemulsion ist der lichtempfindliche Stoff eingelagert
Mit dem Fotografischen Entwickler wird der belichtete bzw. unbelichtete Teil so behandelt, dass er sich aus der Emulsion herauslöst oder seine Farbe verändert.
Mit dem Fixierbad wird eine weitere Belichtung verhindert.
Andere Chemikalien werden als Bleichmittel, Konservierungsstoff oder als Toner eingesetzt.

Siehe auch

• Edeldruckverfahren
• Fotografie