❶ 光化學反應
光化學反應是自然科學的一種反應名稱。光化學反應又稱光化學反應或光化作用。物質一般在可見光或紫外線的照射下而產生的化學反應,是由物質的分子吸收光子後所引發的反應。
原理
光化學反應在環境中主要是受陽光的照射,污染物吸收光子而使該物質分子處於某個電子激發態,而引起與其它物質發生的化學反應。如光化學煙霧形成的起始反應是二氧化氮(NO2)在陽光照射下,吸收紫外線(波長2900~4300A)而分解為一氧化氮(NO)和原子態氧(O,三重態)的光化學反應,由此開始了鏈反應,導致了臭氧及與其它有機烴化合物的一系列反應而最終生成了光化學煙霧的有毒產物,如過氧乙醯硝酸酯(PAN)等。
大氣污染的化學原理比較復雜,它除了與一般的化學反應規律有關外,更多的由於大氣中物質吸收了來自太陽的輻射能量(光子)發生了光化學反應,使污染物成為毒性更大的物質(叫做二次污染物)。光化學反應是由物質的分子吸收光子後所引發的反應。分子吸收光子後,內部的電子發生能級躍遷,形成不穩定的激發態,然後進一步發生離解或其它反應。一般的光化學過程如下:
(1)引發反應產生激發態分子(A*)
A(分子)+hv→A*
(2)A*離解產生新物質(C1,C2…)
A*→C1+C2+…
(3)A*與其它分子(B)反應產生新物質(D1,D2…)
A*+B→D1+D2+…
(4)A*失去能量回到基態而發光(熒光或磷光)
A*→A+hv
(5)A* 與其它化學惰性分子(M)碰撞而失去活性
A*+M→A+M′
反應(1)是引發反應,是分子或原子吸收光子形成激發態A*的反應。引發反應(1)所吸收的光子能量需與分子或原子的電子能級差的能量相適應。物質分子的電子能級差值較大,只有遠紫外光、紫外光和可見光中高能部分才能使價電子激發到高能態。即波長小於700 nm才有可能引發光化學反應。產生的激發態分子活性大,可能產生上述(2)~(4)一系列復雜反應。反應(2)和(3)是激發態分子引起的兩種化學反應形式,其中反應(2)於大氣中光化學反應中最重要的一種,激發分子離解為兩個以上的分子、原子或自由基,使大氣中的污染物發生了轉化或遷移。反應(4)和(5)是激發態分子失去能量的兩種形式,結果是回到原來的狀態。
大氣中的N2,O2和O3能選擇性吸收太陽輻射中的高能量光子(短波輻射)而引起分子離解:
N2+hv→N+N λ<120 nm
O2+hv→O+O λ<240 nm
O3+hv→O2+O λ=220~290 nm
顯然,太陽輻射高能量部分波長小於 290 nm的光子因被O2,O3,N2的吸收而不能到達地面。大於800 nm長波輻射(紅外線部分)幾乎完全被大氣中的水蒸氣和CO2所吸收。因此只有波長 300~800 nm的可見光波不被吸收,透過大氣到達地面。
大氣的低層污染物NO2、SO2、烷基亞硝酸(RONO)、醛、酮和烷基過氧化物(ROOR′)等也可發生光化學反應:
NO2+bv→NO·+O
HNO2(HONO)+hv→NO+HO·
RONO+hv→NO·+RO·
CH2O+hv→H·+HCO
ROOR′+hv→RO·+R′O·
上述光化學反應光吸收一般在 300~400 nm。這些反應與反應物光吸收特性,吸收光的波長等因素有關。應該指出,光化學反應大多比較復雜,往往包含著一系列過程。
3作用
光化學反應可引起化合、分解、電離、氧化還原等過程。主要可分為兩類:一類是光合作用,如綠色植物使二氧化碳和水在日光照射下,借植物葉綠素的幫助,吸收光能,合成碳水化合物。另一類是光分解作用[1] ,如高層大氣中分子氧吸收紫外線分解為原子氧;染料在空氣中的褪色,膠片的感光作用等。
4基本定律
光化學第一定律
只有被體系內分子吸收的光,才能有效地引起該體系的分子發生光化學反應,此定律雖然是定性的,但卻是近代光化學的重要基礎。該定律在1818年由Grotthus和Draper提出,故又稱為Grotthus-Draper定律.
光化學第二定律
在初級過程中,一個被吸收的光子只活化一個分子.該定律在1908~1912年由Einstein和Stark提出,故又稱為 Einstein-Stark定律.
Beer-Lambert定律
平行的單色光通過濃度為c,長度為d的均勻介質時,未被吸收的透射光強度It與入射光強度I0之間的關系為(e為摩爾消光系數)
❷ 光的量子產率怎麼比較
光的量子產率比較:熒光量子產率(YF)即熒光物質吸光後所發射的熒光的光子數與所吸收的激發光的光子數之比值。它的數值在通常情況下總是小於1。YF的數值越大則化合物的熒光越強,而無熒光的物質的熒光量子產率卻等於或非常接近於零。
量子產率=反應分子數/吸收光子數。
HCl+hv——->H。+Cl。
100個分子,吸收100個光子,只有20個分子反應,生成20個H。
∴初級反應生成H。的量子產率為20%。
H.+H。——->H₂。
2個H。自由基生成一個H₂分子。
∴HCl光解生成H₂的量子產率為10%。
定義為進行光化學反應
的光子與吸收總光子數之比。符號為ψ,Y。積分量子產率為Ф進行光化學反應的光子數/吸收光子數。對於光化學反應,ψ=反應物消耗(或產物產生)的數量/吸收光子數量。微分量子產率為φ=(d[x]/dt)/n。式中d[x]/dt為某可測量量的變率,n為單位時間內所吸收的光子數(摩爾或愛因斯坦)。ψ可用於光物理過程或光化學反應。
以上內容參考:網路-量子產率
❸ 為什麼光電效應中每個電子只吸收一個光子
等你念到研究生以後就會知道,其實是可以吸收多個光子的,只不過這種現象發生的概率太低了(用量子力學微擾論或用格林函數方法可以求出相應的概率)。 所以在研究生之前一般認為只吸收一個光子。 不過如果光場非常強的話(比例皮秒激光),單位時間入射的光子特別多,還是很容易出現一次性吸收多光子的過程,以致於原子發生電離。這個現象稱為多光子電離過程,屬於強場物理范疇,最近研究得很熱的前沿課題。
❹ 光化學反應的基本定律
光化學第一定律
只有被體系內分子吸收的光,才能有效地引起該體系的分子發生光化學反應,此定律雖然是定性的,但卻是近代光化學的重要基礎。該定律在1818年由Grotthus和Draper提出,故又稱為Grotthus-Draper定律.
光化學第二定律
在初級過程中,一個被吸收的光子只活化一個分子.該定律在1908~1912年由Einstein和Stark提出,故又稱為 Einstein-Stark定律.
Beer-Lambert定律
平行的單色光通過濃度為c,長度為d的均勻介質時,未被吸收的透射光強度It與入射光強度I0之間的關系為(e為摩爾消光系數)
❺ 每個光合單位中含有幾個葉綠素分子
每個光合單位中含有250—300個葉綠素分子。在原初反應里,每吸收和傳遞1個光子到反應中心完成光化學反應所需要起協同作用的色素分子,稱為光合單位。實際上光合單位包括了聚光色素系統和光合反應中心兩部分,因此也可定義為:結合於類囊體膜上能完成光化學反應的最小結構的功能單位。
一個光合單位包括大約300個葉綠素分子以及類胡蘿卜素分子,但只有一個反應中心色素分子。光合單位=聚光色素系統+反應中心,光合蛋白進行光能的傳遞和轉換。
光合作用過程中,原初反應是由一系列復雜的過程組成,需要有成群的色素分子(集光色素,作用中心色素)共同配合才能完成。這些在生理上形成協同作用的一個功能單位的色素分子的數量就稱為光合單位,即吸收、傳遞一個光量子(光的單位)到達光反應中心所需要的葉綠素分子數。
(5)光化學反應每次吸收多少個光子擴展閱讀
葉綠素的可見光波段的吸收光譜,在藍光和紅光處各有一顯著的吸收峰,吸收峰的位置和消光值的大小隨葉綠素種類不同而有所不同。
葉綠素a最大的吸收光的波長在420-663nm,葉綠素b 的最大吸收波長范圍在460-645nm。當葉綠素分子位於葉綠體膜上時,由於葉綠素與膜蛋白的相互作用,會使光吸收的特性稍有改變。
葉綠素的酒精溶液在透射光下為翠綠色,而在反射光下為棕紅色。這個紅光就是葉綠素受光激發後發射的熒光。其主要原理是由於葉綠素有兩個不同的吸收峰。葉綠素吸收光的能力極強,如果把葉綠素的丙酮提取液放在光源與分光鏡之間,可以看到光譜中有些波長的光被吸收了。
葉綠素吸收光譜的最強區域有兩個:一個是在波長為640nm-660nm的紅光部分,另一個在波長為430nm-450nm的藍紫光部分。對其他光吸收較少,其中對綠光吸收最少,由於葉綠素吸收綠光最少,所以葉綠素的溶液呈綠色。葉綠素的丙酮提取液在透射光下是翠綠色的,而在反射光下是棕紅色的。
❻ "光化當量"定律是怎樣的
又稱斯塔克-愛因斯坦(Stark-Einstein)定律。是指在光化學反應的初級步驟中,一個分子吸收一個光子而被活化為電子激發態這樣一種規律。所謂「初級步驟」是指光吸收步驟,相應的次級過程指化學反應過程,此定律適用條件是電子激發態的壽命很短,且照射光強度較低。在高強度光源條件下此定律不適用,因為常發生多光子吸收,如脈沖紅外激光照射下,SiF6可同時吸收20~40個光子而分解。
滿意請採納
❼ 一道光化學問題,算量子產率,求步驟。謝謝
量子產率=反應分子數/吸收光子數
HCl + hv ---> H. + Cl.
100個分子,吸收100個光子,只有20個分子反應,生成20個H.,
∴初級反應生成H.的量子產率為20%
H. + H. ---> H₂
2個H.自由基生成一個H₂分子
∴HCl光解生成H₂的量子產率為10%