226 §7.7光化学及激光化学简介 光化学 (1)光化学反应:是研究在光的辐照下引起的化学反应。 常见的反应有: AgBr->Ag+Br 感光反应,用于黑白照相。 该反应不受长波辐射的影响(如红外,荧光),可在红 灯下冲洗照片。 光合作用 叶绿素 6(C,H0s)+0, 碳水化合物
227 这里是叶绿素吸收光能(CO2,H,0本身没有吸收光能), 把能量传给反应物使之发生化学变化,而其本身并没有发 生变化,情形类似于催化剂。叶绿素叫光敏剂(光感剂), 这个反应的研究前景一人造粮食(30亿年前地球上无O2 也无粮食)。 例: H,O H,+0, 光解水制氢 光解CO2制CO 这两个反应△G>0,但光化学可以进行,若能够突破,可以 解决燃料问题。使燃烧产生的CO2和HO,经过太阳能作用, 能够循环利用。把热力学不可行的反应变为光化学可行
228 光化学反应过程较复杂,可以简单地认为:分子,原子 等微观粒子,其能级不连续,吸收光子会使电子发生能 级跃迁,而使粒子处于电子激发态(活化分子),甚至电 离,分解而导致化学反应。光子能量与其波长有关, 能量高低的次序是X光,紫外,可见,红外.,一般情 况下光化学反应的光源是紫外和可见光(波长200 1000nm),这个波长范围内的光容易使电子激发而成活化 分子。 一般情况下: 红外光一 产生转动、振动激发态: X光一使核运动状态发生变化一核化学或辐射化学
229 光化学反应基本上有两个过程,初级过程和次级过程: 初级过程: 反应分子吸收光子能量变成激发态,为活化 分子,寿命为107~108秒:或离解成自由原 子或生成自由基的过程; 次级过程:包括@活化分子碰撞产物;⑥去活过程, 活化分子与其它不能反应的分子碰撞,把能量 传递出去:@辐射跃迁,108~107秒内没碰到 分子,则会从高能级→低能级,放出光子 荧光或磷光。 辐照后,发生能量变化非常大的核变化,不包括在光化学 反应中,属于核反应
230 (2)光化学基本定律 i)Grotthuss-Draper的光化学第一定律,亦称光活化定律: 只有被物体吸收的光才能有效地引起化学反应。 不是说光的吸收一定能引起化学反应,而是说如果有 光化学反应,则引起反应的光一定是被物体吸收的部 分,而反射及透射部分的光是不会起作用的。 i)Beer-Lambert光吸收定律: 当光入射物体时,一部分被吸收,一部分反射,一部分 透射。在均匀介质中,光吸收的规律为: I=I。eac I吸=。-I=L,(1-eKLc)