《无机光化学合成》PPT课件

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1、无机光化学合成光合成化学是把光化学研究中得到的知识、成果加以利用，把光化学反应作为合成化合物的手段。本章着重介绍的是无机分子的光化学合成及其基本方法。一、基本概念8.1.1电子激发态的光物理过程光化学反应实质是光致电子激发态的化学反应。在光的作用下，电子从基态跃迁到激发态，此激发态再进行各种各样的光物理和光化学过程。依据电子激发态中电子的自旋情况，激发态有单线态（自旋反平行）和三线态（自旋平行）。这两种状态具有不同的物理性质和化学性质。能量上三线态低于单线态。图8-1示出了体系状态改变时所包含的所有物理过程。8

2、.1.2光的吸收正常情况下，化合物吸收光的特性符合Beer-Lambert定律，表示为这里为入射光强度，I为透射光强度，c为吸收光物质的浓度()，l为试样的光程长度，即溶液的厚度(单位为cm)，为吸光系数。Beer-Lambert定律有一定的适用范围和要求，满足稀溶液，浓度均匀，光照下溶液不发生化学反应等条件才可应用。对于固体化合物(粉末)，由于粒子对光散射的存在，不能用这一定律。在用漫反射测定物质吸收光的特性时使用如下的Kubelka-Munk方程：这里R是固体层的绝对反射性，s是散射系数，是摩尔吸收系数，表

3、示固体层要足够的厚。当s是常数时，Kubelka-Munk方程可表示为这里c是试样的浓度，与粒子大小及试样的摩尔吸收性有关，=s/2.303e。此方程可看作是漫反射条件下适用于固体粉末的Beer-Lambert定律。8.1.3Stark-Einstein定律Stark-Einstein定律指出一个分子只有在吸收光能的一个量子以后，才能发生化学反应。但是在某些情况下，分子吸收一个光子后可以发生连锁反应而生成更多的分子，或者连续吸收两个光子才能产生一个分子，这时，为描述光化学中光子的利用率，人们引入了光化学反应产率

4、—量子产率的概念，定义为：按照此式，只要知道生产(或消失)的分子数以及吸收的光子数，就能得到量子产率。知道了量子产率就对光化学反应中光子的利用率有了较为明确的认识。8.1.4光化学能量在吸收光的过程中，一个分子吸收光的能量与其波长成反比：式中E是能量(单位为J)，h是Planck常量，6.62×J.s，是吸收光的频率()，c为真空中的光速2.998×，是吸收光波长(单位为nm)。摩尔吸收能量的方程式为其中为Avogadro常数，6.023×。则物质吸收一摩尔光量子(6.023×光子或一个Einstein)的能量

5、为由公式知，知道了波长就可以计算出相应的能量。表8-1列出了波长和能量的关系数值二、实验方法现今用于光化学研究的实验方法有两类：一类是用来说明光化学过程中详细反应机理的仪器，一般要由单色光、滤光片和热滤片、准光镜和标定光强度的光学系统组成，以测定入射光和所研究分子的吸收光量；一类是由光化学方法进行新化合物和已知化合物合成的仪器。这类仪器一般指能够提供由反应分子吸收的较宽波长范围的高强度光源。我们讨论的是用于光化学合成的实验仪器。8.2.1.光源目前所用的光源主要是汞灯光源，这种光源使用方便，可提供从紫外到可见(

6、200～750nm)范围内的辐射光。依据汞灯中蒸气的压强，汞灯有三种类型：低压汞灯，中压汞灯和高压汞灯。其蒸气压范围分别为0.6665～13.33Pa，1.013×～1.013×Pa和2.026×Pa。低压汞灯在室温下主要发射253.7nm和184.9nm的光，184.9nm波长的高能辐射一般强度很低，一般使用超纯石英作为窗口材料。中压汞灯要在相对高的温度下使用，需几分钟预热到操作温度，265.4nm，310nm和365nm的光具有相对高的强度，灯的波长分布范围较宽，对有机物的激发很有用。高压汞灯有更多的谱线，

7、甚至成为连续谱线。除了这些光源外，还有氙-汞灯以及涂磷光剂的灯等。。8.2.2.狭窄波长宽度光的获得获得狭光的方法除在选择光源上有所考虑外，对给定的光源就是利用滤光器。一类使用比较方便的滤光器是玻璃滤光器；另一类是溶液滤光器，利用溶液滤光器可得到宽范围得狭光。有时利用混和溶液或多个溶液滤光器组合可得到所需得狭光。表8-2和8-3列出了某些溶液的透过波长范围。8.2.3.光化学研究装置用于光化学合成得装置有两类：一类是反应溶液围绕着光源的装置；一类是光源围绕着反应溶液的装置。对于第一类装置，光源灯被装在双壁得浸没

8、阱中。浸没阱壁的材料的选择决定了光透过的波长，如用Pyrex玻璃，只有>300nm波长的光透过，如用石英，>200nm的波长的光可以透过。对于第二类装置是光源围绕着反应溶液的装置。这种装置中有多个光源灯围绕着反应容器。用不同的灯可以得到不同的辐射波长。8.2.4光量计在量子产率的测定中，一般要知道吸收光子的数目，光子数的测定常用光量计。有两种：一种是溶液光量计，另一种是电子光量计。在一