Ⅰ 什麼叫光化學反應它與熱化學反應有和異同點
所謂光化學反應是指由一個原子、分子、自由基或離子吸收一個光子所引發的化學反應.
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,如光氧乙醯硝酸酯(PAN)等.
光化學反應可引起化衫伏譽合、分解、電離或段、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,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.
熱化學反應是研究化學反應中吸收或放出的熱.[在恆壓下,反應熱=體系的焓變]
它們之間的相同點都是研究能量對化學變化的影響,不同點是角度不同,一個是從光能一個是從熱能角度廳襲去研究的
Ⅱ 什麼是光化反應
光化學效應是指物質的分子吸收了外來光子的能量後激發的化學反應。普通光與生物組織作用時,在一定條件下就可產生光化學效應。例如,視紫紅質受光照後發生的漂白過程。人體皮膚中的麥角膽固醇在陽光作用下變成維生素D2,以及在葉綠體存在的條件下,陽光照射可使水和二氧化碳合成碳水化合物和氧氣。激光作為一種能量高度集中、單色性極好的光源,它還可以引起一些普通光不能引起的光化學效應。
Ⅲ 光催化技術有哪些特點
光催化技術功能:污水處理系統中強化紫外消毒殺菌功能.高級氧化功能,光催化技術特點:環境友好、反應條件溫和,價格低廉、清潔而高效.能分解污水中有機營養物,抑制微生物生長和繁殖;分解細菌內毒素,殺菌徹底,分解水體中難降解的「三致」化合物等優點,與臭氧技術聯用可有效提高廢水的可生化性.光催化數告技術優勢:在紫外消毒技術的基礎上,利用新型固載型光催化材料,可能減少污水濁度、紫外透光率等因素對紫外消毒系統消毒效果的影響.降低紫外消毒投資和運行成本,降低紫外消毒系統對紫外光強度的依賴.降低紫外消毒光復活作用,強化紫外消毒處理效果,消毒更徹底。
與簡單紫外殺菌對比:高效:廣譜抗菌殺菌能力,其消毒殺菌能力是紫外的3倍,徹底解決紫外消毒中存在的光復活問題;節能:對紫外輻射劑量要求低,可節省紫外運行功率15-30%,降低運行費用;延長紫外燈管壽命:由於紫外燈管沒滿負荷運行,故燈管壽命延長10-20%,燈管更換周期更長,運行費用更低;簡單:只需在原有消毒渠中安裝一套配套固載型光催化強化消毒反應器,紫外薯譽明燈架置於其上即可; 安全:無二次污染,對魚類安全無害。光化學及光催化氧化法是目前研究較多的一項高級氧化技術。所謂光催化反應,就是在光的作用下進行的化學反應。光化學反應需要分子吸收特定波長的電磁輻射,受激產生分子激發態,然後會發生化學反應生成新的物質,或者變成引發熱反應的中間化學產物。光化學反應的活化能來源於光子的能量,在太陽能的利用中光電轉化以及光化學轉化一直是十分活虛喊躍的研究領域。光催化氧化技術利用光激發氧化將O2、H2O2等氧化劑與光輻射相結合。所用光主要為紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工藝,可以用於處理污水中CHCl3、CCl4、多氯聯苯等難降解物質。另外,在有紫外光的Fenton體系中,紫外光與鐵離子之間存在著協同效應,使H2O2分解產生羥基自由基的速率大大加快,促進有機物的氧化去除。
Ⅳ 光化學效應的光化學反應
光化學是研究光與物質相互作用所引起的永久性化學效應的化學分支學科。由於歷史的和實驗技術方面的原因,光化學所涉及的光的波長范圍為100~1000納米,即由紫外至近紅外波段。
比紫外波長更短的電磁輻射,如 X或 γ射線所引起的光電離和有關化學變化,則屬於輻射化學的范疇。至於遠紅外或波長更長的電磁波,一般認為其光子能量不足以引起光化學過程,因此不屬於光化學的研究范疇。近幾年來觀察到有些化學反應可以由高功率的紅外激光所引發,但將其歸屬於紅外激光化學的范疇。
光化學過程是地球上最普遍、量重要的過程之一,綠色植物的光合作用,動物的視覺,塗料與高分子材料的光致變性,以及照相、光刻、有機化學反應的光催化等,無不與光化學過程有關。近幾年來得到廣泛重視的同位素與相似元素的光致分離、光控功能體系的合成與應用等,更體現了光化學是一個極活躍的領域。但從理論與實驗技術方面來看,在化學各領域中,光化學還很不成熟。 光化學反應與一般熱化學反應相比有許多不同之處,主要表現在:加熱使分子活化時,體系中分子能量的分布服從玻耳茲曼分布;而分子受到光激活時,原則上可以做到選擇性激發,體系中分子能量的分布屬於非平衡分布。所以光化學反應的途徑與產物往往和基態熱化學反應不同,只要光的波長適當,能為物質所吸收,即使在很低的溫度下,光化學反應仍然可以進行。
光化學的初級過程是分子吸收光子使電子激發,分子由基態提升到激發態。分子中的電子狀態、振動與轉動狀態都是量子化的,即相鄰狀態間的能量變化是不連續的。因此分子激發時的初始狀態與終止狀態不同時,所要求的光子能量也是不同的,而且要求二者的能量值盡可能匹配。
由於分子在一般條件下處於能量較低的穩定狀態,稱作基態。受到光照射後,如果分子能夠吸收電磁輻射,就可以提升到能量較高的狀態,稱作激發態。如果分子可以吸收不同波長的電磁輻射,就可以達到不同的激發態。按其能量的高低,從基態往上依次稱做第一激發態、第二激發態等等;而把高於第一激發態的所有激發態統稱為高激發態。
激發態分子的壽命一般較短,而且激發態越高,其壽命越短,以致於來不及發生化學反應,所以光化學主要與低激發態有關。激發時分子所吸收的電磁輻射能有兩條主要的耗散途徑:一是和光化學反應的熱效應合並;二是通過光物理過程轉變成其他形式的能量。 光物理過程可分為輻射弛豫過程和非輻射弛豫過程。輻射弛豫過程是指將全部或部分多餘的能量以輻射能的形式耗散掉,分子回到基態的過程,如發射熒光或磷光;非輻射弛豫過程是指多餘的能量全部以熱的形式耗散掉,分子回到基態的過程。
決定一個光化學反應的真正途徑往往需要建立若干個對應於不同機理的假想模型,找出各模型體系與濃度、光強及其他有關參量間的動力學方程,然後考察何者與實驗結果的相符合程度最高,以決定哪一個是最可能的反應途徑。
光化學研究反應機理的常用實驗方法,除示蹤原子標記法外,在光化學中最早採用的猝滅法仍是非常有效的一種方法。這種方法是通過被激發分子所發熒光,被其他分子猝滅的動力學測定來研究光化學反應機理的。它可以用來測定分子處於電子激發態時的酸性、分子雙聚化的反應速率和能量的長程傳遞速率。
由於吸收給定波長的光子往往是分子中某個基團的性質,所以光化學提供了使分子中某特定位置發生反應的最佳手段,對於那些熱化學反應缺乏選擇性或反應物可能被破壞的體系更為可貴。光化學反應的另一特點是用光子為試劑,一旦被反應物吸收後,不會在體系中留下其他新的雜質,因而可以看成是「最純」的試劑。如果將反應物固定在固體格子中,光化學合成可以在預期的構象(或構型)下發生,這往往是熱化學反應難以做到的。
地球與行星的大氣現象,如大氣構成、極光、輻射屏蔽和氣候等,均和大氣的化學組成與對它的輻照情況有關。地球的大氣在地表上主要由氮氣與氧氣組成。但高空處大氣的原子與分子組成卻很不相同,主要和吸收太陽輻射後的光化學反應有關。
大氣污染過程包含著極其豐富而復雜的化學過程,時下用來描述這些過程的綜合模型包含著許多光化學過程。如棕色二氧化氮在日照下激發成的高能態分子,是氧與碳氫化物鏈反應的引發劑。又如氟碳化物在高空大氣中的光解與臭氧屏蔽層變化的關系等,都是以光化學為基礎的。
Ⅳ 光化學反應簡介
guāng huà xué fǎn yìng
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岩渣祥分子、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梁虧種形式,結果是回到原來的狀態。
大氣中的N2,O2和O3能選擇粗搏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 λ220~290 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。
Ⅵ 光化反應的特徵有哪些
物質在可見光或紫外線照射下吸收光能時發生的化學反應。它可引起化合、分解、電離、氧化、逗鏈還做沒原等過程。主要有光合作用和光解作用兩類。 應用學科:資源科技(純指納一級學科);氣候資源學(二級學科)
Ⅶ 光化學反應與傳統的熱反應相比有哪些優點還有哪些不足之處
與傳統畝備的熱反應相比,光的能量較高,故光化學反應速度快,相對潔凈。桐耐亮
缺點是反應比較復雜局寬,難以控制。
Ⅷ 光催化的原理什麼
光催化原理是基於光催化劑在光照的條件下具有的氧化還原能力,從而可以達到凈化污染物、物質合成和轉化等目的。
通常情況下,光催化氧化反應以半導體為催化劑,以光為能量,將穗猜有機物降解為二氧化碳和水。因此光催化技術作為一種高效、安全的環境友好型環境凈化技術,對室內空氣質量的改善已得到國廳歲際學術界的認可。
(8)光化學反應有哪些特點是什麼擴展閱讀
光催化有機合成反應的特點如下:
①光是一種非常特殊的生態學上清潔的「試劑」;
②光化學反應條件一般比熱化學要溫和;
③光化學反應能提供安全的工業扮族睜生產環境,因為反應基本上在室溫或低於室溫下進行;
④有機化合物在進行光化學反應時,不需要進行基團保護;
⑤在常規合成中,可通過插入一步光化學反應大大縮短合成路線。 因此,光化學在合成化學中,特別是在天然產物、醫葯、香料等精細有機合成中具有特別重要的意義。
Ⅸ 光反應和暗反應的區別
1、場所不同:光反逗握應的場所是葉綠體基粒;暗反應的反應場所是葉綠體基質。
2、反應性質不同:光反應的性質是光化學反應;暗反應的性質是酶促反應。
3、能量變化不同:光反應的能量變化是光能—電能—活躍化學能;暗反應的能量變化是活躍化學能—穩定化學能。
4、反應時間不同:光反應發生的時間短促,以微秒計;暗反應發生的實際較緩慢。
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光合作用的過程:
1、光反應階段的特徵是在光碟機動下水分子氧化釋放的電子通過類似於線粒體呼吸電子傳遞岩伍鏈那樣的電子傳遞系統傳遞給NADP+,使它還原為NADPH。形成的跨膜質子梯度驅動ADP磷酸化生成ATP。
2、暗反應階段是利用光反應生成NADPH和ATP進行碳的同粗指或化作用,使氣體二氧化碳還原為糖。階段基本上不直接依賴於光,而只是依賴於NADPH和ATP的提供。
參考資料
網路-暗反應
網路-光反應