当前课程知识点：物理化学（下） > 2. 化学动力学 > 2.17 光化学反应（一） > Video
同学你好
这节课我们讲光化学反应
首先呢简单介绍一下关于光的本质
光大家都知道它是一种电磁波
我们常用到的一些光
比如说可见光
波长范围400到800纳米
比如说紫外光
比如说红外光
比如说X射线等等
这是我们常见到的光
那么光呢它具有波粒二象性
一个光子它具有能量
有动量有光
它具有强度
有光速
有光密度等等
这些概念都属于光的粒子性
我这地方画了一个虚线
这是一个界限
虚线左侧的这些物理量都代表光的粒子性
粒子它具有能量
粒子它具有动量
那么对于一个光子而言
它的能量怎么表达呢
因为它是一种电磁波
它有它振动的频率
H是普朗克常数
普朗克常数乘上它的频率就等于
它的能量
光它是一种例子
它具有动量
它动量等于什么呢
普朗克常数除上它的波长
光具有强度
光的强度用I来表达
它等于什么呢
N乘上C
C代表的是光速
N代表的是光密度
光密度什么概念呢
是每个平方厘米的
这么大的体系当中含有的光子的个数
叫光密度
当然C就是我们提到的那个光速了
这左侧都是粒子性
右侧涉及到频率
涉及到波长
涉及到波数
波数波长的倒数
这些概念都代表的是光的波动性的概念
说明它是一种电磁波
那么光化学反应
什么叫光化学反应呢
这个反应一定要在光的作用下才能够发生
这就叫光化学反应
当然呢有一些反应
光的作用能发生其他的作用也可以发生
比如说像溴化氢合成的反应
我提供给他热量
它也可以发生
那如果说我提供的基础热量不够的话
我用光去照射这个体系
那么它也可以发生产生溴化氢
比如说卤化银的分解
我们都知道见光分解生成单子的银加上卤素
像第三个臭氧的分解
生成氧气
比如说像叶绿素的光合作用
等等这些反应
都属于光化学反应
那么光化学反应它的机理
这个反应物呢
它直接的或者间接地吸收光的能量
注意哈它吸光的方式
两种可以直接的吸光
也可以间接的吸光
直接或者间接吸收了光的能量之后
使它的分子的外层的电子产生激发
激发以后呢这些电子变成激发态
那么分子呢也变成了激发态的分子
这个时候分子的能量升高
能量升高以后引起光化学反应
这是光化学反应呢
它大概的这么样一个机理
但前提啊一定要吸光
间接也行
直接也行
只要吸光引起反应
就叫光化学反应
那么光化学反应呢
有几个和其它的化学反应不同的特点
第一个它的反应速率受温度的影响小
受温度的影响小
举个最简单的例子光合作用
比如说我这个植物产生光合作用
那么环境温度20度
可以发生光合作用
30度35度甚至高达40度
它仍然有光合作用
它不会因为你温度升高跨度达到20度30度
它的反应速率能提高几倍的
不会是这样
她只会是略微提高一些
影响非常小
第二个
光化学反应
它的反应速率和光的强度有关系
你照射的强度
我们说光强等于什么
等于光密度乘上光速
它和你这个光密度有关
光密度是单位体积内
光子的数量和光密度有关系
另外一个特点
它和初始物的浓度没有关系
还是举那个光合作用的例子
大家都知道光合作用需要二氧化碳
这个环境当中空气当中含有的二氧化碳
它的浓度高低对于你光合作用的速率没有影响
你只要有他就能够发生反应
但是你浓度再高
它反应速率也不会提高
那么光化学反应呢它有它自己的规律
就是所说的光化学的基本定律
第一个
格罗赛斯定律
格鲁塞斯定律呢
通常把它称之为光化学的第一定律
它怎么讲呢
就是只有被吸收的光
才能对光化学过程有效
透射或者反射的光都不会引起光化学反应
光化学第一定律啊现在看来非常简单
我们通过我们现有的知识积累
很容易理解这一条信息
但是在研究光化学反应之初
这个定律呢是非常重要的
就是只有被吸收的光才能引起光化学反应
第二个光化学定律呢
是爱因斯坦的光化当量定律
他说一个光子只能活化一个分子
那么以此类推
一摩尔的分子要活化的话
它就需要一摩尔的光子
一摩尔光之所具有的能量称为一个爱因斯坦
所以这里面爱因斯坦呢又变成了一个单位了
一摩尔光子所具有的能量成为一个爱因斯坦
还有一个就是关于光化学反应刺激过程的概念
刚才讲光化当量定律的时候
第二个定律的时候说
一个光子需要可以活化一个分子的反应
那么一摩尔光子可以活化一摩尔分子
这里面呢有时候一个光子的吸收
它能引起的反应的分子的个数
有时候不是一
有时候大于一
有时候小于一
那这个时候怎么衡量
它能够一个光子能引起多少个反应
所以就提出来量子效率
也叫量子产率
这么样一个概念
就是一个光子的吸收
能够引起反应的分子的个数
那么根据这样一个简单的概念
我就可以把这量子效率它的定义式写出来
分母被吸收的光子数
分子能够引起的反应的分子数
那么用这个分子的个数去数
对于一个宏观的反应
非常麻烦
我们说一摩尔的体系
6.62×10的23次方个
所以呢我不用这种方式去表达的时候
那么我用另一种方式表达
就是分母用吸收光子的速率
分子用指定过程它的反应的速率
这两者之比来表达它的量子效率
量子效率呢就用Φ来表示
那么吸光的速率就是入射光强
上面那个反应速率就是
我们在这个动力学研究在这之前
所提到的那个化学反应的速率r
对于量子效率而言
它呢有的时候大于一
有的是小于一
有的时候等于一
小于一
比如说光合作用
比如说强脉冲红外激光照射
这个六氟化硅
这个反应的量子效率只有0.05到0.025
就量子效率非常低
远远小于一
量子效率等于1的那个
我们先不说这个很常见的
量子效率大于一的
比如说光引发的氯化氢合成
它的量子效率甚至能达到
十的四次方到五次方这么大
这是现在我们能够看到的
量子效率的一个极限值
根据前面的这个光化学第一定律
就是只有被吸收的光才能够引起光化学反应
那么被吸收的光它遵循什么样的规律呢
兰伯比尔定律
当平行的单色光
通过一个均匀的介质被吸收的时候
那它透射的光强
它的入射光强
存在这样一个等式的关系
I0是入射光强
I是透射光强
之后乘上这样一个指数项
那么溶液当中不只有一种物质
吸光的时候
兰伯比尔定律呢做一个简单的变形
就是在指数这地方变成了一个加和项
有一种物质算一个
把所有的吸光的物质全都算进去
那么光谱分析当中
常用到的这个蓝本比尔定律
它的形式呢有光密度或者是吸光度
吸光度呢往往用A来表示
A等于什么呢
有的时候也用这个透光率来表示
那么这一节内容我们就介绍到这
-绪论
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--绪论
-1.1 原电池与电解池
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--原电池与电解池
-1.2 离子的迁移数与迁移速率
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-1.3 电导、电导率和摩尔电导率
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-1.4 离子独立移动定律
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--离子独立移动定律
-1.5 电导的测定及应用
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--电导的测定及应用
-1.6 强电解质溶液理论
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--强电解质溶液理论
-1.7 可逆电池
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--可逆电池
-1.8 电池设计
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--电池设计
-1.9 可逆电池热力学
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--可逆电池热力学
-1.10 电极电势和液体接界电势
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-1.11 电池电动势
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--电池电动势
-1.12 极化作用
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--极化作用
-1.13 金属的电化学腐蚀、防腐和钝化
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-1. 电化学--习题
-2.1 化学动力学概述
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--化学动力学概述
-2.2 化学速率，速率方程和反应级数
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-2.3 基元反应和质量作用定律
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-2.4 一级反应
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-- 一级反应
-2.5 二级反应
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--二级反应
-2.6 零级反应和n级反应
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-2.7 反应级数测定方法
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--反应级数测定方法
-2.8 温度对反应速率的影响
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-2.9 活化能和指前因子
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--活化能和指前因子
-2.10 典型复杂反应——平行反应
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-2.11 典型复杂反应——对峙反应
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-2.12 典型复杂反应——连锁反应
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-2.13 速率方程近似处理方法
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-2.14 气体反应碰撞理论
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--气体反应碰撞理论
-2.15 过渡态理论
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--过渡态理论
-2.16 链式反应
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--链式反应
-2.17 光化学反应（一）
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--光化学反应（一）
-2.18 光化学反应（二）
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--光化学反应（二）
-2.19 催化作用原理
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--催化作用原理
-2. 化学动力学--习题
-3.1 表面张力
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--表面张力
-3.2 弯曲表面上的附加压力
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-3.3 物质的亚稳状态
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--物质的亚稳状态
-3.4 液固界面
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--液固界面
-3.5 溶液表面的吸附
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--溶液表面的吸附
-3.6 表面活性剂
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--表面活性剂
-3.7 固体表面
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--固体表面
-3.8 表面吸附方程
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--表面吸附方程
-3.9 分散系统和胶体
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--分散系统和胶体
-3.10 胶体的性质（1）
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--胶体的性质（1）
-3.11 胶体的性质（2）
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--胶体的性质（2）
-3. 表面化学与胶体--习题
-4.1 概述
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-- 概述
-4.2 Boltzmann 统计
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-4.3 撷取最大项
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--撷取最大项
-4.4 最概然分布
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-- 最概然分布
-4.5 a, b值的推导
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--a, b值的推导
-4.6 Boltzmann 公式的讨论
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-4.7 配分函数
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--配分函数
-4.8 配分函数的分离
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-4.9 原子核配分函数
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-4.10 电子配分函数
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--电子配分函数
-4.11 平动配分函数
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--平动配分函数
-4.12 单原子理想气体热力学函数
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-4.13 转动配分函数
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-- 转动配分函数
-4.14 振动配分函数
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--振动配分函数
-4.15 分子的全配分函数
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--分子的全配分函数
