อ่าน 3 นาที
การเสื่อมสภาพจากแสง
การเสื่อมสภาพจากแสง คือการเปลี่ยนแปลงของวัสดุเนื่องจากแสง โดยทั่วไปแล้ว คำนี้มักใช้ในความหมายกว้างๆ
การเสื่อมสภาพจากแสง

การเสื่อมสภาพจากแสง คือการเปลี่ยนแปลงของวัสดุเนื่องจากแสง โดยทั่วไปแล้ว คำนี้มักใช้ในความหมายกว้างๆ เพื่อหมายถึงการทำงานร่วมกันของแสงแดดและอากาศซึ่งทำให้เกิดปฏิกิริยาออกซิเดชันและไฮโดรไลซิสบ่อยครั้งที่การเสื่อมสภาพจากแสงถูกหลีกเลี่ยงโดยเจตนา เนื่องจากมันทำลายภาพวาดและโบราณวัตถุอื่นๆ อย่างไรก็ตาม มันเป็นส่วนหนึ่งที่ทำให้เกิดการคืนแร่ธาตุของชีวมวล และถูกนำมาใช้โดยเจตนาในเทคโนโลยีการฆ่าเชื้อบางอย่าง การเสื่อมสภาพจากแสงไม่รวมถึงการเสื่อมสภาพของวัสดุเนื่องจาก แสง อินฟราเรด หรือความร้อน แต่รวมถึงการเสื่อมสภาพใน ช่วงคลื่นแสง อัลตราไวโอเลตทั้งหมด
แอปพลิเคชัน
อาหาร
การปกป้องอาหารจากการเสื่อมสภาพจากแสงแดดมีความสำคัญมาก สารอาหารบางชนิดจะเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสกับแสงแดด ในกรณีของเบียร์รังสี UV จะทำให้เกิดกระบวนการที่ทำให้สารประกอบรสขมของฮอปส์เสื่อมสภาพกลายเป็น 3-เมทิล-2-บิวเทน-1-ไทออล ซึ่งส่งผลให้รสชาติเปลี่ยนไป เนื่องจากแก้วสีอำพันสามารถดูดซับรังสี UV ได้ ขวดเบียร์จึงมักทำจากแก้วชนิดนี้เพื่อป้องกันกระบวนการนี้
สีทา หมึก และสีย้อม
สี หมึก และสีย้อมที่เป็นสารอินทรีย์นั้นไวต่อการเสื่อมสภาพจากแสงมากกว่าสารที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ เซรามิกส่วนใหญ่มักใช้สีจากวัสดุที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ เพื่อให้วัสดุทนต่อการเสื่อมสภาพจากแสงได้แม้ในสภาวะที่รุนแรงที่สุด และคงสีสันไว้ได้
สารกำจัดศัตรูพืชและสารกำจัดวัชพืช
การสลายตัวด้วยแสงของสารกำจัดศัตรูพืชเป็นที่น่าสนใจอย่างมากเนื่องจากขนาดของการเกษตรและการใช้สารเคมีอย่างเข้มข้น อย่างไรก็ตาม สารกำจัดศัตรูพืชบางส่วนถูกคัดเลือกมาเพื่อไม่ให้สลายตัวได้ง่ายในแสงแดด เพื่อให้สามารถออกฤทธิ์ฆ่าเชื้อได้ ดังนั้นจึงมีการนำวิธีการต่างๆ มาใช้เพื่อเพิ่มการสลายตัวด้วยแสงของสารกำจัดศัตรูพืช รวมถึงการใช้สารไวต่อแสง ตัวเร่งปฏิกิริยาด้วยแสง (เช่นไทเทเนียมไดออกไซด์ ) และการเติมสารเคมี เช่นไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ซึ่งจะสร้างอนุมูลไฮดรอกซิลที่จะโจมตีสารกำจัดศัตรูพืช[ 1 ]
ยา
การเสื่อมสภาพของยาเนื่องจากแสงเป็นเรื่องที่น่าสนใจเพราะพบยาเหล่านี้ในแหล่งน้ำหลายแห่ง ยาเหล่านี้มีผลเสียต่อสิ่งมีชีวิตในน้ำ รวมถึงความเป็นพิษ การรบกวนต่อมไร้ท่อ และความเสียหายทางพันธุกรรม[ 2 ]แต่การเสื่อมสภาพของยาเนื่องจากแสงในวัสดุบรรจุภัณฑ์หลักก็ต้องได้รับการป้องกันเช่นกัน สำหรับเรื่องนี้ แก้วสีอำพัน เช่นFiolax amber และ Corning 51-L มักใช้เพื่อปกป้องยาจากรังสี UV ไอโอดีน (ในรูปของสารละลายลูโกล ) และคอลลอยด์ซิลเวอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในบรรจุภัณฑ์ที่ยอมให้แสง UV ผ่านได้น้อยมากเพื่อหลีกเลี่ยงการเสื่อมสภาพ
โพลิเมอร์


พอลิเมอร์สังเคราะห์ทั่วไปที่อาจถูกโจมตีได้ ได้แก่โพลีโพรพีลีนและLDPEโดย พันธะ คาร์บอนตติยภูมิในโครงสร้างสายโซ่จะเป็นจุดศูนย์กลางของการโจมตี รังสีอัลตราไวโอเลตจะทำปฏิกิริยากับพันธะเหล่านี้เพื่อสร้างอนุมูลอิสระซึ่งจะทำปฏิกิริยาต่อไปกับออกซิเจนในบรรยากาศ ทำให้เกิด หมู่คา ร์บอนิลในสายโซ่หลัก พื้นผิวของผลิตภัณฑ์ที่สัมผัสกับรังสีอาจเปลี่ยนสีและแตกร้าว และในกรณีที่รุนแรง อาจทำให้ผลิตภัณฑ์แตกสลายได้ทั้งหมด
ในผลิตภัณฑ์เส้นใย เช่นเชือกที่ใช้ในงานกลางแจ้ง อายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์จะสั้น เนื่องจากเส้นใยชั้นนอกจะถูกกัดกร่อนก่อน และจะเสียหายได้ง่ายจากการเสียดสีเป็นต้น นอกจากนี้ อาจเกิดการเปลี่ยนสีของเชือก ซึ่งเป็นสัญญาณเตือนล่วงหน้าของปัญหาได้
พอลิเมอร์ที่มีหมู่ดูดซับรังสียูวี เช่นวงแหวนอะโรมาติกอาจไวต่อการเสื่อมสภาพจากรังสียูวีได้ เช่นกัน เส้นใย อะรามิดเช่นเคฟลาร์เป็นต้น มีความไวต่อรังสียูวีสูงมาก และต้องได้รับการปกป้องจากผลเสียของแสงแดด
กลไก
สารเคมีอินทรีย์หลายชนิดไม่เสถียรทางอุณหพลศาสตร์เมื่อมีออกซิเจนอยู่ อย่างไรก็ตาม อัตราการเกิดออกซิเดชันโดยธรรมชาติจะช้าที่อุณหภูมิห้อง ในภาษาของเคมีเชิงฟิสิกส์ ปฏิกิริยาดังกล่าวถูกจำกัดด้วยจลนศาสตร์ ความเสถียรทางจลนศาสตร์นี้ช่วยให้โครงสร้างสิ่งแวดล้อมที่ซับซ้อนสะสมอยู่ในสิ่งแวดล้อมได้ เมื่อดูดซับแสง ออกซิเจนแบบทริปเล็ตจะเปลี่ยนเป็นออกซิเจนแบบซิงเกล็ตซึ่งเป็นรูปแบบของก๊าซที่มีปฏิกิริยาสูง ซึ่งทำให้เกิดออกซิเดชันที่ได้รับอนุญาตจากสปิน ในชั้นบรรยากาศ สารประกอบอินทรีย์จะถูกย่อยสลายโดยอนุมูลไฮดรอกซิลซึ่งเกิดจากน้ำและโอโซน[ 3 ]
ปฏิกิริยาเคมีแสงเริ่มต้นจากการดูดซับโฟตอน ซึ่งโดยทั่วไปอยู่ในช่วงความยาวคลื่น 290–700 นาโนเมตร (ที่พื้นผิวโลก) พลังงานของโฟตอนที่ถูกดูดซับจะถูกถ่ายโอนไปยังอิเล็กตรอนในโมเลกุลและเปลี่ยนแปลงโครงสร้างของอิเล็กตรอนชั่วขณะ (เช่น กระตุ้นโมเลกุลจากสถานะพื้นฐานไปสู่สถานะกระตุ้น ) สถานะกระตุ้นนั้นโดยพื้นฐานแล้วคือโมเลกุลใหม่ โมเลกุลในสถานะกระตุ้นมักไม่เสถียรทางจลนศาสตร์เมื่อมี O₂ หรือ H₂O อยู่และสามารถสลายตัวได้เอง ( เกิดปฏิกิริยา ออกซิเดชันหรือไฮโดรไลซิส ) บางครั้งโมเลกุลจะสลายตัวเพื่อสร้างชิ้นส่วนที่มีพลังงานสูงและไม่เสถียร ซึ่งสามารถทำปฏิกิริยากับโมเลกุลอื่นๆ รอบๆ ตัวได้ กระบวนการทั้งสองนี้เรียกรวมกันว่า การสลายตัวด้วยแสงโดยตรง หรือการสลายตัวด้วยแสง โดยอ้อม และทั้งสองกลไกนี้มีส่วนช่วยในการกำจัดมลพิษ
มาตรฐานของรัฐบาลกลางสหรัฐอเมริกาสำหรับการทดสอบพลาสติกเพื่อการเสื่อมสภาพจากแสงคือ 40 CFR บทที่ I (ฉบับ 7–1–03) ส่วนที่ 238
การป้องกันการเสื่อมสภาพจากแสง
การเสื่อมสภาพของพลาสติกและวัสดุอื่นๆ จากแสงสามารถยับยั้งได้ด้วยสารทำให้คงตัวของพอลิเมอร์ซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลาย สารเติมแต่งเหล่านี้รวมถึงสารต้านอนุมูลอิสระซึ่งขัดขวางกระบวนการเสื่อมสภาพ สารต้านอนุมูลอิสระทั่วไปคืออนุพันธ์ของ อะ นิลีนสารเติมแต่งอีกประเภทหนึ่งคือสารดูดซับรังสียูวี สารเหล่านี้จะจับโฟตอนและเปลี่ยนเป็นความร้อน สารดูดซับรังสียูวีทั่วไปคือเบนโซฟีโนน ที่ถูกแทนที่ด้วยไฮดรอกซี ซึ่งเกี่ยวข้องกับสารเคมีที่ใช้ในครีมกันแดด [ 4 ] การฟื้นฟูพลาสติกที่เหลืองของของเล่นเก่า[ 5 ]ได้รับฉายาว่า retrobright
ดูเพิ่มเติม
สรุปเนื้อหา
ข้อมูลสำคัญจากบทความ
ข้อมูลสำคัญเกี่ยวกับ การเสื่อมสภาพจากแสง
การเสื่อมสภาพจากแสง คือการเปลี่ยนแปลงของวัสดุเนื่องจากแสง โดยทั่วไปแล้ว คำนี้มักใช้ในความหมายกว้างๆ
อาหาร
การปกป้องอาหารจากการเสื่อมสภาพจากแสงแดดมีความสำคัญมาก สารอาหารบางชนิดจะเสื่อมสภาพเมื่อสัมผัสกับแสงแดด ในกรณีของ เบียร์ รังสี UV จะทำให้เกิดกระบวนการที่ทำให้สารประกอบรสขมของฮอปส์เสื่อมสภาพกลายเป็น 3-เมทิล-2-บิวเทน-1-ไทออล ซึ่งส่งผลให้รสชาติเปลี่ยนไป...
สีทา หมึก และสีย้อม
สี หมึก และสีย้อมที่เป็นสารอินทรีย์นั้นไวต่อการเสื่อมสภาพจากแสงมากกว่าสารที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ เซรามิกส่วนใหญ่มักใช้สีจากวัสดุที่ไม่ใช่สารอินทรีย์ เพื่อให้วัสดุทนต่อการเสื่อมสภาพจากแสงได้แม้ในสภาวะที่รุนแรงที่สุด และคงสีสันไว้ได้
สารกำจัดศัตรูพืชและสารกำจัดวัชพืช
การสลายตัวด้วยแสงของสารกำจัดศัตรูพืชเป็นที่น่าสนใจอย่างมากเนื่องจากขนาดของการเกษตรและการใช้สารเคมีอย่างเข้มข้น อย่างไรก็ตาม สารกำจัดศัตรูพืชบางส่วนถูกคัดเลือกมาเพื่อไม่ให้สลายตัวได้ง่ายในแสงแดด เพื่อให้สามารถออกฤทธิ์ฆ่าเชื้อได้ ดังนั้นจึงมีการนำวิธีการต่างๆ...