Ⅰ 什么叫光化学反应它与热化学反应有和异同点
所谓光化学反应是指由一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的化学反应.
光化学反应在环境中主要是受阳光的照射,污染物吸收光子而使该物质分子处于某个电子激发态,而引起与其它物质发生的化学反应.如光化学烟雾形成的起始反应是二氧化氮(NO2)在阳光照射下,吸收紫外线(波长2900~4300A)而分解为一氧化氮(NO)和原子态氧(O,三重态)的光化学反应,由此开始了链反应,导致了臭氧及与其它有机烃化合物的一系列反应而最终生成了光化学烟雾的有毒产物,如光氧乙酰硝酸酯(PAN)等.
光化学反应可引起化衫伏誉合、分解、电离或段、氧化还原等过程.主要可分为两类:一类是光合作用,如绿色植物使二氧化碳和水在日光照射下,借植物叶绿素的帮助,吸收光能,合成碳水化合物.另一类是光分解作用,如高层大气中分子氧吸收紫外线分解为原子氧;染料在空气中的褪色,胶片的感光作用等.
热化学反应是研究化学反应中吸收或放出的热.[在恒压下,反应热=体系的焓变]
它们之间的相同点都是研究能量对化学变化的影响,不同点是角度不同,一个是从光能一个是从热能角度厅袭去研究的
Ⅱ 什么是光化反应
光化学效应是指物质的分子吸收了外来光子的能量后激发的化学反应。普通光与生物组织作用时,在一定条件下就可产生光化学效应。例如,视紫红质受光照后发生的漂白过程。人体皮肤中的麦角胆固醇在阳光作用下变成维生素D2,以及在叶绿体存在的条件下,阳光照射可使水和二氧化碳合成碳水化合物和氧气。激光作为一种能量高度集中、单色性极好的光源,它还可以引起一些普通光不能引起的光化学效应。
Ⅲ 光催化技术有哪些特点
光催化技术功能:污水处理系统中强化紫外消毒杀菌功能.高级氧化功能,光催化技术特点:环境友好、反应条件温和,价格低廉、清洁而高效.能分解污水中有机营养物,抑制微生物生长和繁殖;分解细菌内毒素,杀菌彻底,分解水体中难降解的“三致”化合物等优点,与臭氧技术联用可有效提高废水的可生化性.光催化数告技术优势:在紫外消毒技术的基础上,利用新型固载型光催化材料,可能减少污水浊度、紫外透光率等因素对紫外消毒系统消毒效果的影响.降低紫外消毒投资和运行成本,降低紫外消毒系统对紫外光强度的依赖.降低紫外消毒光复活作用,强化紫外消毒处理效果,消毒更彻底。
与简单紫外杀菌对比:高效:广谱抗菌杀菌能力,其消毒杀菌能力是紫外的3倍,彻底解决紫外消毒中存在的光复活问题;节能:对紫外辐射剂量要求低,可节省紫外运行功率15-30%,降低运行费用;延长紫外灯管寿命:由于紫外灯管没满负荷运行,故灯管寿命延长10-20%,灯管更换周期更长,运行费用更低;简单:只需在原有消毒渠中安装一套配套固载型光催化强化消毒反应器,紫外薯誉明灯架置于其上即可; 安全:无二次污染,对鱼类安全无害。光化学及光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术。所谓光催化反应,就是在光的作用下进行的化学反应。光化学反应需要分子吸收特定波长的电磁辐射,受激产生分子激发态,然后会发生化学反应生成新的物质,或者变成引发热反应的中间化学产物。光化学反应的活化能来源于光子的能量,在太阳能的利用中光电转化以及光化学转化一直是十分活虚喊跃的研究领域。光催化氧化技术利用光激发氧化将O2、H2O2等氧化剂与光辐射相结合。所用光主要为紫外光,包括uv-H2O2、uv-O2等工艺,可以用于处理污水中CHCl3、CCl4、多氯联苯等难降解物质。另外,在有紫外光的Fenton体系中,紫外光与铁离子之间存在着协同效应,使H2O2分解产生羟基自由基的速率大大加快,促进有机物的氧化去除。
Ⅳ 光化学效应的光化学反应
光化学是研究光与物质相互作用所引起的永久性化学效应的化学分支学科。由于历史的和实验技术方面的原因,光化学所涉及的光的波长范围为100~1000纳米,即由紫外至近红外波段。
比紫外波长更短的电磁辐射,如 X或 γ射线所引起的光电离和有关化学变化,则属于辐射化学的范畴。至于远红外或波长更长的电磁波,一般认为其光子能量不足以引起光化学过程,因此不属于光化学的研究范畴。近几年来观察到有些化学反应可以由高功率的红外激光所引发,但将其归属于红外激光化学的范畴。
光化学过程是地球上最普遍、量重要的过程之一,绿色植物的光合作用,动物的视觉,涂料与高分子材料的光致变性,以及照相、光刻、有机化学反应的光催化等,无不与光化学过程有关。近几年来得到广泛重视的同位素与相似元素的光致分离、光控功能体系的合成与应用等,更体现了光化学是一个极活跃的领域。但从理论与实验技术方面来看,在化学各领域中,光化学还很不成熟。 光化学反应与一般热化学反应相比有许多不同之处,主要表现在:加热使分子活化时,体系中分子能量的分布服从玻耳兹曼分布;而分子受到光激活时,原则上可以做到选择性激发,体系中分子能量的分布属于非平衡分布。所以光化学反应的途径与产物往往和基态热化学反应不同,只要光的波长适当,能为物质所吸收,即使在很低的温度下,光化学反应仍然可以进行。
光化学的初级过程是分子吸收光子使电子激发,分子由基态提升到激发态。分子中的电子状态、振动与转动状态都是量子化的,即相邻状态间的能量变化是不连续的。因此分子激发时的初始状态与终止状态不同时,所要求的光子能量也是不同的,而且要求二者的能量值尽可能匹配。
由于分子在一般条件下处于能量较低的稳定状态,称作基态。受到光照射后,如果分子能够吸收电磁辐射,就可以提升到能量较高的状态,称作激发态。如果分子可以吸收不同波长的电磁辐射,就可以达到不同的激发态。按其能量的高低,从基态往上依次称做第一激发态、第二激发态等等;而把高于第一激发态的所有激发态统称为高激发态。
激发态分子的寿命一般较短,而且激发态越高,其寿命越短,以致于来不及发生化学反应,所以光化学主要与低激发态有关。激发时分子所吸收的电磁辐射能有两条主要的耗散途径:一是和光化学反应的热效应合并;二是通过光物理过程转变成其他形式的能量。 光物理过程可分为辐射弛豫过程和非辐射弛豫过程。辐射弛豫过程是指将全部或部分多余的能量以辐射能的形式耗散掉,分子回到基态的过程,如发射荧光或磷光;非辐射弛豫过程是指多余的能量全部以热的形式耗散掉,分子回到基态的过程。
决定一个光化学反应的真正途径往往需要建立若干个对应于不同机理的假想模型,找出各模型体系与浓度、光强及其他有关参量间的动力学方程,然后考察何者与实验结果的相符合程度最高,以决定哪一个是最可能的反应途径。
光化学研究反应机理的常用实验方法,除示踪原子标记法外,在光化学中最早采用的猝灭法仍是非常有效的一种方法。这种方法是通过被激发分子所发荧光,被其他分子猝灭的动力学测定来研究光化学反应机理的。它可以用来测定分子处于电子激发态时的酸性、分子双聚化的反应速率和能量的长程传递速率。
由于吸收给定波长的光子往往是分子中某个基团的性质,所以光化学提供了使分子中某特定位置发生反应的最佳手段,对于那些热化学反应缺乏选择性或反应物可能被破坏的体系更为可贵。光化学反应的另一特点是用光子为试剂,一旦被反应物吸收后,不会在体系中留下其他新的杂质,因而可以看成是“最纯”的试剂。如果将反应物固定在固体格子中,光化学合成可以在预期的构象(或构型)下发生,这往往是热化学反应难以做到的。
地球与行星的大气现象,如大气构成、极光、辐射屏蔽和气候等,均和大气的化学组成与对它的辐照情况有关。地球的大气在地表上主要由氮气与氧气组成。但高空处大气的原子与分子组成却很不相同,主要和吸收太阳辐射后的光化学反应有关。
大气污染过程包含着极其丰富而复杂的化学过程,时下用来描述这些过程的综合模型包含着许多光化学过程。如棕色二氧化氮在日照下激发成的高能态分子,是氧与碳氢化物链反应的引发剂。又如氟碳化物在高空大气中的光解与臭氧屏蔽层变化的关系等,都是以光化学为基础的。
Ⅳ 光化学反应简介
guāng huà xué fǎn yìng
大气污染的化学原理比较复杂,它除了与一般的化学反应规律有关外,更多的由于大气中物质吸收了来自太阳的辐射能量(光子)发生了光化学反应,使污染物成为毒性更大的物质(叫做二次污染物)。光化学反应是由物质的分子吸收光子后所引发的反应。分子吸收光子后,内部的电子发生能级跃迁,形成不稳定的激发态,然后进一步发生离解或其它反应。一般的光化学过程如下:
(1)引发反应产生激发态分子(A*)
A(分子) hv→A*
(2)A*离解产生新物质(C1,C2…)
A*→C1 C2 …
(3)A*与其它分子(B)反应产生新物质(D1,D2…)
A* B→D1 D2 …
(4)A*失去能量回到基态而发光(荧光或磷光)
A*→A hv
(5)A* 与其它化学惰性分子(M)碰撞而失去活性
A* M→A M′
反应(1)是引发反应,是分子或原子吸收光子形成激发态A*的反应。引发反应(1)所吸收的光子能量需与分子或原子的电子能级差的能量相适应。物质分子的电子能级差值较大,只有远紫外光、紫外光和可见光中高能部分才能使价电子激发到高能态。即波长小于700 nm才有可能引发光化学反应。产生的激发态分子活性大,可能产生上述(2)~(4)一系列复杂反应。反应(2)和(3)是激发态分子引起的两种化学反应形式,其中反应(2)于大气中光化学反应中最重要的一种,激发分子离解为两个以上的岩渣祥分子、原子或自由基,使大气中的污染物发生了转化或迁移。反应(4)和(5)是激发态分子失去能量的两梁亏种形式,结果是回到原来的状态。
大气中的N2,O2和O3能选择粗搏性吸收太阳辐射中的高能量光子(短波辐射)而引起分子离解:
N2 hv→N N λ<120 nm
O2 hv→O O λ<240 nm
O3 hv→O2 O λ220~290 nm
显然,太阳辐射高能量部分波长小于 290 nm的光子因被O2,O3,N2的吸收而不能到达地面。大于800 nm长波辐射(红外线部分)几乎完全被大气中的水蒸气和CO2所吸收。因此只有波长 300~800 nm的可见光波不被吸收,透过大气到达地面。
大气的低层污染物NO2、SO2、烷基亚硝酸(RONO)、醛、酮和烷基过氧化物(ROOR′)等也可发生光化学反应:
NO2 bv→NO· O
HNO2(HONO) hv→NO HO·
RONO hv→NO· RO·
CH2O hv→H· HCO
ROOR′ hv→RO· R′O·
上述光化学反应光吸收一般在 300~400 nm。这些反应与反应物光吸收特性,吸收光的波长等因素有关。应该指出,光化学反应大多比较复杂,往往包含着一系列过程。
Ⅵ 光化反应的特征有哪些
物质在可见光或紫外线照射下吸收光能时发生的化学反应。它可引起化合、分解、电离、氧化、逗链还做没原等过程。主要有光合作用和光解作用两类。 应用学科:资源科技(纯指纳一级学科);气候资源学(二级学科)
Ⅶ 光化学反应与传统的热反应相比有哪些优点还有哪些不足之处
与传统亩备的热反应相比,光的能量较高,故光化学反应速度快,相对洁净。桐耐亮
缺点是反应比较复杂局宽,难以控制。
Ⅷ 光催化的原理什么
光催化原理是基于光催化剂在光照的条件下具有的氧化还原能力,从而可以达到净化污染物、物质合成和转化等目的。
通常情况下,光催化氧化反应以半导体为催化剂,以光为能量,将穗猜有机物降解为二氧化碳和水。因此光催化技术作为一种高效、安全的环境友好型环境净化技术,对室内空气质量的改善已得到国厅岁际学术界的认可。
(8)光化学反应有哪些特点是什么扩展阅读
光催化有机合成反应的特点如下:
①光是一种非常特殊的生态学上清洁的“试剂”;
②光化学反应条件一般比热化学要温和;
③光化学反应能提供安全的工业扮族睁生产环境,因为反应基本上在室温或低于室温下进行;
④有机化合物在进行光化学反应时,不需要进行基团保护;
⑤在常规合成中,可通过插入一步光化学反应大大缩短合成路线。 因此,光化学在合成化学中,特别是在天然产物、医药、香料等精细有机合成中具有特别重要的意义。
Ⅸ 光反应和暗反应的区别
1、场所不同:光反逗握应的场所是叶绿体基粒;暗反应的反应场所是叶绿体基质。
2、反应性质不同:光反应的性质是光化学反应;暗反应的性质是酶促反应。
3、能量变化不同:光反应的能量变化是光能—电能—活跃化学能;暗反应的能量变化是活跃化学能—稳定化学能。
4、反应时间不同:光反应发生的时间短促,以微秒计;暗反应发生的实际较缓慢。
(9)光化学反应有哪些特点是什么扩展阅读
光合作用的过程:
1、光反应阶段的特征是在光驱动下水分子氧化释放的电子通过类似于线粒体呼吸电子传递岩伍链那样的电子传递系统传递给NADP+,使它还原为NADPH。形成的跨膜质子梯度驱动ADP磷酸化生成ATP。
2、暗反应阶段是利用光反应生成NADPH和ATP进行碳的同粗指或化作用,使气体二氧化碳还原为糖。阶段基本上不直接依赖于光,而只是依赖于NADPH和ATP的提供。
参考资料
网络-暗反应
网络-光反应