光化学反应

化学反应
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总结

阅读关于这个主题的简要摘要

光化学反应,一个化学反应吸收的:由吸收引起的能源形式为.的后果分子’吸收光是创造的瞬态激发态其化学和物理性质与原始分子有很大不同。这些新的化学物质可以分解,转变成新的结构,彼此结合或与其他分子结合,或转移电子原子质子,或他们的电子产品给其他分子的能量。激发态更强还有比原来更强的还原剂基态

在所有光化学过程中最重要的是,光合作用,几乎所有的生活地球视情况而定。通过光合作用,植物将阳光的能量转化为储存的能量化学能通过形成碳水化合物从大气二氧化碳而且释放分子氧气作为副产品。碳水化合物和氧气都需要维持动物的生活。自然界中的许多其他过程都是光化学的。能力看到世界从光化学反应开始眼睛视网膜是感光细胞中的一种分子视紫红质,吸收光后,在双键附近异构化(或改变形状)。维生素D,是正常的必要条件而且牙齿发展和肾脏函数,是形成于皮肤将化学物质7-脱氢胆固醇暴露在阳光下。臭氧保护地球表面免受强烈的,深层的紫外线照射,这是有害的DNA并且形成于平流层通过光化学反应离解(分离)分子氧(O2)变成单个的氧原子,然后是后续这些氧原子与氧分子发生反应产生臭氧(O3.).紫外线辐射它确实通过了臭氧层光化学损伤DNA,进而引入突变对它的复制会导致皮肤癌

光化学反应和激发态的性质在许多商业过程和设备中也是至关重要的。摄影而且静电复印术都是基于光化学过程,而制造半导体用于印刷的芯片或掩模的制备报纸依靠紫外线破坏特定区域的分子聚合物面具。

历史

人类对光化学的使用始于晚期青铜时代到1500年公元前当时迦南人在地中海东部沿海定居。他们准备了一道紫色的斋戒染料(现在称为6,6 ' -二溴靛蓝素)软体动物,利用光化学反应,其用途后来在铁器时代描述早期时代的文献,如荷马和摩西五经。事实上,这个词迦南地意思可能是“红紫色”。这种染料,称为紫色的,后来被用来着色斗篷罗马的凯撒

在最简单的光化学过程中,激发态S可以以荧光或磷光.1565年,西班牙医生Nicolás Monardes在研究一种可以缓解尿路结石痛苦的墨西哥木材时,从这种木材中提取了一种水性(水基)提取物,暴露在阳光下会发出蓝色的光。1853年英国物理学家乔治·斯托克斯注意到奎宁溶液暴露于闪电闪电发出短暂的蓝色光芒,他称之为荧光.斯托克斯意识到闪电以紫外线的形式发出能量。的奎宁分子吸收这些能量,然后以低能量的蓝色辐射的形式重新释放出来。(汤力水之所以呈现蓝色,也是因为奎宁,奎宁的加入是为了增加苦味。)

16世纪佛罗伦萨雕刻家Benvenuto Cellini认识到钻石暴露在阳光下,然后放在阴凉处,会发出持续数秒的蓝光。这一过程被称为磷光,并与磷光相区别荧光取决于它持续的时间长短。合成无机荧光粉是1603年由鞋匠炼金术士配制的吗Vincenzo Cascariolo通过减少天然矿物质硫酸与木炭合成硫化。暴露在阳光下会使荧光粉发出长时间的黄色光芒,人们充分认为,许多人前往博洛尼亚收集这种矿物(称为博洛尼亚的石头),并制造自己的荧光粉。意大利天文学家的后续工作尼科洛·祖奇在1652年证明了磷光以比激发荧光粉所需的更长的波长发射;例如,钻石在紫外光激发下会发出蓝色磷光。此外,1728年意大利物理学家Francesco Zanotti表明,即使激发辐射的颜色被改变为增加能量,磷光也保持相同的颜色。荧光也具有同样的性质。

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现代有机光化学开始于1866年,当时俄国化学家卡尔·朱利叶斯·冯·弗里茨发现了一种浓缩溶液暴露于紫外线辐射会以a的形式从溶液中掉落沉淀.这种沉淀发生是因为蒽分子成对地结合在一起,或二聚体,它们不再可溶。

在19世纪和20世纪初,科学家们对人类进化的基础有了基本的了解荧光和磷光。其基础是认识到材料(染料和荧光粉)必须具有吸收光辐射的能力Grotthus-Draper法律).德国化学家罗伯特本生英国化学家亨利罗斯科1859年证明荧光或磷光的数量是由吸收的光辐射总量决定的,而不是辐射的能量含量(即波长、颜色或频率)。1908年德国物理学家约翰内斯·斯塔克意识到辐射的吸收是一个结果量子过渡,并由德国物理学家进一步推广阿尔伯特·爱因斯坦1912年纳入能量守恒——内部能量通过吸收引入分子的能量必须等于每个单独过程的能量的总和耗散隐式的在前面的句子中是光化学等效定律,也被称为斯塔克-爱因斯坦定律,该定律指出,一个分子可以只吸收一个分子光子的光。物质吸收的能量是吸收的光子数量和每个光子的能量的乘积,但决定光化学过程程度的是辐射强度和每秒吸收的光子数量,而不是它们的能量。

当代量子力学对光辐射吸收的描述涉及到电子从低能能级的提升轨道到一个更有能量的轨道。这是同义的可以说分子(或原子)是从它的基态(或最低能态)到激发态(或更高的能态)。激发态分子通常具有与基态分子截然不同的性质。此外,一个分子的激发态是短暂的,因为一系列的事件要么会使它回到原来的基态,要么会形成一个新的化学物种,最终达到自己的基态。