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La fotochimica è una branca della chimica che si occupa delle reazioni chimiche indotte dall'interazione della luce (in particolare ultravioletto, luce visibile e il vicino infrarosso) con la materia.
Le reazioni fotochimiche sono preziose nella chimica organica e in quella inorganica perché procedono in modo diverso rispetto alle reazioni termiche. In esse l'energia necessaria per lo svolgersi della reazione chimica è fornita quindi dai fotoni assorbiti dai reagenti, che portano dei particolari gruppi chimici detti cromofori, in grado di assorbire la luce. I fotocatalizzatori sono opportuni catalizzatori che vengono attivati con la luce.
Molti processi importanti coinvolgono la fotochimica. Molte reazioni redox sono catalizzate dalla luce, mentre un esempio notevole delle possibilità della fotochimica è quello della fotosintesi clorofilliana, in cui le piante formano amido e ossigeno partendo dall'acqua e dall'anidride carbonica grazie ai processi della luce sulla clorofilla.