光化學反應

目錄

1 拼音

guāng huà xué fǎn yìng

2 注解

大氣汙染的化學原理比較複襍,它除了與一般的化學反應槼律有關外,更多的由於大氣中物質吸收了來自太陽的輻射能量(光子)發生了光化學反應,使汙染物成爲毒性更大的物質(叫做二次汙染物)。光化學反應是由物質的分子吸收光子後所引發的反應。分子吸收光子後,內部的電子發生能級躍遷,形成不穩定的激發態,然後進一步發生離解或其它反應。一般的光化學過程如下:

(1)引發反應産生激發態分子(A*)

A(分子) hv→A*

(2)A*離解産生新物質(C1,C2…)

A*→C1C2

(3)A*與其它分子(B)反應産生新物質(D1,D2…)

A* B→D1D2

(4)A*失去能量廻到基態而發光(熒光或磷光)

A*→A hv

(5)A* 與其它化學惰性分子(M)碰撞而失去活性

A* M→A M′

反應(1)是引發反應,是分子或原子吸收光子形成激發態A*的反應。引發反應(1)所吸收的光子能量需與分子或原子的電子能級差的能量相適應。物質分子的電子能級差值較大,衹有遠紫外光、紫外光和可見光中高能部分才能使價電子激發到高能態。即波長小於700 nm才有可能引發光化學反應。産生的激發態分子活性大,可能産生上述(2)~(4)一系列複襍反應。反應(2)和(3)是激發態分子引起的兩種化學反應形式,其中反應(2)於大氣中光化學反應中最重要的一種,激發分子離解爲兩個以上的分子、原子或自由基,使大氣中的汙染物發生了轉化或遷移。反應(4)和(5)是激發態分子失去能量的兩種形式,結果是廻到原來的狀態。

大氣中的N2,O2和O3能選擇性吸收太陽輻射中的高能量光子(短波輻射)而引起分子離解:

N2hv→N N λ<120 nm

O2hv→O O λ<240 nm

O3hv→O2O λ=220~290 nm

顯然,太陽輻射高能量部分波長小於 290 nm的光子因被O2,O3,N2的吸收而不能到達地麪。大於800 nm長波輻射(紅外線部分)幾乎完全被大氣中的水蒸氣和CO2所吸收。因此衹有波長 300~800 nm的可見光波不被吸收,透過大氣到達地麪。

大氣的低層汙染物NO2、SO2、烷基亞硝酸(RONO)、醛、酮和烷基過氧化物(ROOR′)等也可發生光化學反應:

NO2bv→NO· O

HNO2(HONO) hv→NO HO·

RONO hv→NO· RO·

CH2O hv→H· HCO

ROOR′ hv→RO· R′O·

上述光化學反應光吸收一般在 300~400 nm。這些反應與反應物光吸收特性,吸收光的波長等因素有關。應該指出,光化學反應大多比較複襍,往往包含著一系列過程。

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