Биохимия - Химические реакции в живой клетке Том 3 - Д. Мецлер 1980

Свет в биологии
Поглощение света веществом
Энергетические уровни молекул

Полная энергия молекул равна сумме кинетической (поступательной), вращательной, колебательной и электронной энергии. Энергетические уровни, соответствующие вращательной, колебательной и электронной энергии, всегда дискретны. Световые кванты с длиной волны 0,2-20 мм (50—0,5 см^-1, с частотами от 1,5∙10¹² до 1,5∙10¹⁰ с^-1), несущие Энергию 0.6—0.006 кДж∙эйнштейн^-1 возбуждают молекулы переводя их с исходного вращательного энергетического уровня на другой, более высокий. В соответствующих этим энергиям далекой инфракрасной или микроволновой областях спектры поглощения часто состоят из серий близко расположенных линий. Например, вращательный спектр газообразной НС1 представляет собой серию линий, отстоящих одна от другой на 20,7 см^-1, начиная от указанного волнового числа и кончая 186 см^-1 (54 мкм). Отметим, что энергия соответствующих квантов намного ниже энергии активации обычных химических реакций и ниже средней энергии поступательного движения молекул в растворе при комнатной температуре или 3,7 кДж∙моль^-1 при 25°С).

Тем не менее эти значения энергии намного превышают энергию ядерных переходов в спектрах ЯМР (гл. 2, разд. 3,7). Сравните, например, частоту 100 МГц (10⁸ с^-1), использующуюся в ЯМР-спектроскопии, с частотами 10¹⁰—10¹² с^-1 микроволновых спектров.

Область колебательных энергий простирается от 6 до 100 кДж∙моль^-1, что отвечает частотам ~500—8000 см^-1. Соответствующие полосы поглощения находятся в инфракрасной области. Энергия возбуждения электронных уровней лежит в диапазоне 120—1200 кДж∙моль^-1, характерные частоты составляют 10 000—100 000 см^-1 (длины волн 1000— 100 нм), а спектры находятся в видимой и ультрафиолетовой областях.