光化学反应

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简介

光化学反应与暗反应截然不同，因为在暗反应中，热反应涉及到化学化合物分子中存在的电子的基态。光化学反应在确定化学物质的性质方面起着至关重要的作用。化学物质包括大气中存在的气态污染物。但是，光化学反应是由于大气中的太阳辐射而发生的。

光化学反应的定义

光化学反应只不过是一种由光源的光辐射触发而发生的化学反应。这会导致化合物分子中的电子由于吸收热能而激发。

但是，在这个反应中，详细特征被认为是光化学反应的初级事件中发生的重大变化。

图 1：黑暗实验室中装满玻璃小瓶的多个彩色近距离光化学反应，在紫外灯下进行

这些阶段展示了正在发生的化学反应的路径。光化学反应支持地球上生命的繁衍。著名科学家特罗姆多夫是第一个能够描述光化学反应的人。他通过两个苦参的晶体暴露在阳光下做实验来进行这个反应。被证明晶体先变成了黄色，然后爆裂。

光化学反应类型

在光化学反应中可以观察到多种类型的反应，包括光解离，表示为

$$\mathrm{AB + h
u \:\rightarrow\:A^* + B^*}$$

下一种反应类型是光致重排或更为人知的异构，表示为

$$\mathrm{A+ h
u \:\rightarrow\: B}$$

图片即将推出

下一个反应被称为光加成，表示为

$$\mathrm{A + B + h
u \:\rightarrow\:AB + C}$$.

另一个反应是光取代，即

$$\mathrm{A + BC +\:\rightarrow\:AB + C}$$.

最后，光氧化还原的反应表示为

$$\mathrm{A + B + h
u\:\rightarrow\:A^- + B^+}$$.

光化学反应的应用

光化学反应非常重要，因为它可用于多种工业目的。这种反应主要用于制造氯化苄。对于生产天然合成有机分子，这种反应很有效。在制备各种抗疟疾药物时，采用了光化学反应。

示例

注意到了光化学反应的几个示例，例如光合作用的过程，植物利用阳光将二氧化碳转化为含有氧和葡萄糖的产品。其他示例包括保护地球免受紫外线辐射的臭氧层。由光化学反应引起的有害紫外线会伤害 DNA 和导致皮肤癌。

与光化学相关的定律

与光化学相关的定律迎合了格罗图斯-德雷珀定律和斯塔克-爱因斯坦定律。在格罗图斯-德雷珀定律中，指出光需要被化学物质吸收。

然而，反应本质上是化学的。根据斯塔克-爱因斯坦定律，每个光子都必须被所述化学系统吸收。在这个系统中，一个或多个会被光化学反应激活。

光化学反应在光合作用中的出现

光合作用过程是指对地球生命维持至关重要的最终特性。这个过程是光化学的，是由绿叶植物（例如藻类和海藻）进行的。在某些特定细菌中，这个过程是显而易见的，其中二氧化碳转化为碳水化合物是通过吸收太阳能的结果。植物已知可以将光能转化为化学能。这种能量通过有效利用水分和二氧化碳的形式储存在植物中，从而释放出氧气作为副产品。

更重要的是，动物的生命通过消耗氧气和碳水化合物来维持。然而，这些产品都是植物借助于这个反应制备的。这导致电子的活跃激发，从而导致转化。

结论

在本教程中，重点已放在理解自然界中发生的化学反应。最常见的是，当分子中的电子因吸收光能的形式的热能而激发时，就会发生反应。在此反应中，阳光非常重要，并且在此反应中，化合物分子会被分离并被改性，从而彼此混合并形成新的产物。

常见问题解答

Q1. 什么是光化学解离？

答案：光化学解离也称为光解或光分解，被陈述为光子发生的化学反应，化学化合物分解。在此反应中，一个到多个光子倾向于通过与目标分子相互作用来反应。然而，在可见光的情况下，光解没有限制。

Q2. 什么引发了光解反应？

答案：光解的化学反应往往是由光线形式的热量吸收引起的。这导致吸收称为形成激发状态的光分子。该状态包含变化的化学和物理特性，它们与原始分子所表现出的特性截然不同。

Q3. 什么被定义为初级光化学过程？

答案：初级光化学过程被陈述为光解；然而，光吸收的中间结果是光化学反应。但二次反应被称为随后发生的化学变化。