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光化學(xué)研究反應(yīng)機(jī)理的常用實(shí)驗(yàn)方法

更新時(shí)間:2022-07-25      點(diǎn)擊次數(shù):1299
地球的大氣在地表上主要由氮?dú)馀c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后的光化學(xué)反應(yīng)有關(guān)。大氣污染過程包含著極其豐富而復(fù)雜的化學(xué)過程,目前用來描述這些過程的綜合模型包含著許多光化學(xué)過程。如棕色二氧化氮在日照下激發(fā)成的高能態(tài)分子,是氧與碳?xì)浠镦湻磻?yīng)的引發(fā)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(guān)系等,都是以光化學(xué)為基礎(chǔ)的。
光化學(xué)反應(yīng)與一般熱化學(xué)反應(yīng)相比有許多不同之處,主要表現(xiàn)在:加熱使分子活化時(shí),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(shí),原則上可以做到選擇性激發(fā),體系中分子能量的分布屬于非平衡分布。所以光化學(xué)反應(yīng)的途徑與產(chǎn)物往往和基態(tài)熱化學(xué)反應(yīng)不同,只要光的波長(zhǎng)適當(dāng),能為物質(zhì)所吸收,即使在很低的溫度下,光化學(xué)反應(yīng)仍然可以進(jìn)行。
光化學(xué)研究反應(yīng)機(jī)理的常用實(shí)驗(yàn)方法,除示蹤原子標(biāo)記法外,在光化學(xué)中早采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(fā)分子所發(fā)熒光,被其他分子猝滅的動(dòng)力學(xué)測(cè)定來研究光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的。它可以用來測(cè)定分子處于電子激發(fā)態(tài)時(shí)的酸性、分子雙聚化的反應(yīng)速率和能量的長(zhǎng)程傳遞速率。
由于吸收給定波長(zhǎng)的光子往往是分子中某個(gè)基團(tuán)的性質(zhì),所以光化學(xué)提供了使分子中某特定位置發(fā)生反應(yīng)的手段,對(duì)于那些熱化學(xué)反應(yīng)缺乏選擇性或反應(yīng)物可能被破壞的體系更為可貴。光化學(xué)反應(yīng)的另一特點(diǎn)是用光子為試劑,一旦被反應(yīng)物吸收后,不會(huì)在體系中留下其他新的雜質(zhì),因而可以看成是“純"的試劑。如果將反應(yīng)物固定在固體格子中,光化學(xué)合成可以在預(yù)期的構(gòu)象(或構(gòu)型)下發(fā)生,這往往是熱化學(xué)反應(yīng)難以做到的。
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