光化学反应在环境保护领域中的应用

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1、光化学反应在环境保护领域的应用檀菲菲TBP120303032目录光化学反应光化学与环境的关系环境中的光化学事例治理环境污染的光化学技术光化学反应：由于吸收光量子而引起的化学反应称为光化学反应,例如光合作用。在光化学反应研究的初期，有学者曾认为光化学反应与波长的依赖性很大。但事实证明，光化学反应几乎不依赖于波长。因为能发生化学反应的激发态的数目是很有限的，不管吸收什么样的波长的光，最后都成为相同的激发态，而其他多余能量都通过各种方式释放出来。基态：各种物质通常都处于它们的稳定状态，这种稳定的状态称为基态。在物质吸收紫外光或可见光后，它将达到一个高

2、能的和不稳定的状态，称之为激发态。物质在激发过程中，其分子中的一个电子在吸收光能以后，从原来的能级迁跃到了更高的能级，所以这种激发态也被称之为电子激发态。光化学反应光化学反应激发态的产生：众所周知，光和分子周围的电子都具有波粒二象性，当光波通过物质的分子周围时，可能与分子外层的（也就是能量最高的）电子发生相互作用，其光能为光子所吸收，使分子的一个外层电子进入到能量更高的轨道，这样分子因吸收光能而获得额外的能量，从原来的基态到达了激发态。即一个激发态所增加的能量E为:E=hv=hc/λ上式表明，波长越短的光波，所具有的能量也越大。一般情况下，一个

3、分子到达激发态是通过吸收一个光子实现的。光化学反应两种类型的激发态：单重态和三重态在基态时分子的能量最高的一对配对电子中的一个电子被激发到更高能级，如果激发后被激发的电子的自旋方向不变，这样形成的就得单重态。如果在单重态情况下，激发后产生的分处两个不同能级的未配对电子的自旋方向相同（即被激发的电子的自旋发生了翻转），则形成的激发态是三重态。单重态与三重态的能级比较在三重态中，处于不同轨道的两个电子自旋平行，电子的平均间距变长，因而相互排斥的作用减低，所以T态的能量总是低于相同激发态的S态能量。T3T2T1S3S2S1S0S0光化学反应光化学反应

4、激发态与基态的性质比较:一个分子从基态到达激发态，是因为分子中的一个电子从原来能量最低的轨道到达了能量较高的轨道，分子中一个电子的这种轨道跳跃，可以引起分子性质上的多方面的改变。性质的变化主要表现如下:(1)能量激发态分子的能量高于其基态，其间的能差一般可达几百KJ/mol。(2)键长和键能激发态分子的激发部位有一个电子从成键轨道进入反键轨道，从而导致在激发部位键能减弱、键序降低和键长增加。光化学反应(3)改变键角和分子的平面性(4)电子构型的变化分子被激发后，可导致碳原子化学键的杂化性质改变。（5)改变分子的极性分子激发后，电荷分布发生改变，

5、自然会导致分子极性和偶极矩的改变。(6)pk值的改变分子酸碱性的数字化表示。(7)电势能和电子亲和能的改变电势能和电子亲和能是物质的基本物化性质之一，也对物质的化学反应有重要的影响。分子间的电子跃迁有三种情况。第一种是某一激发态分子D*把激发态能量转移给另一基态分子A，形成激发态A*，而D*本身则回到基态，变回D。A*进一步发生反应生成新的化合物。光化学反应第二种分子间的电子跃迁是两种分子先生成络合物，再受光照激发，发生和D或A单独存在时完全不同的光吸收。通过这种光的吸收，D的基态电子转移到A的反键轨道上。光化学反应第三种情况是两种分子在基态时

6、不能形成电荷转移络合物，但在激发态时却可形成。光使其中一个分子激发，然后电子向另一分子转移形成络合物。光化学反应光反应与环境的关系阳光以其巨大无比的能量，每日不停地照射到地球的大气和地球表面。这样强的阳光不停地照射着地球大气、水域和土壤，自然就会引发地球表面和地球大气中发生复杂的光化学反应，这些光化学反应自然对人们的生存环境产生影响，有些影响是积极有利的，自然有不少会是消极和有害的。最重要的光化学反应---光合作用光反应与环境的关系环境中的光化学反应中的最积极的方面为地球大气提供了氧气和臭氧层，使人类得以出现和生存。备受人类关注的光化学烟雾和酸

7、雨问题，也是人类活动和过度向自然界排放污染物造成的重大光化学环境问题。人类排放到水中的污染物在自然情况下光解速度很慢，这样就在水中逐步积累，浓度越来越大，如今海洋和地下水的污染日趋严重，就是因为污染物的积累速度远远大于降解速度所致。人类向自然界排放的污染物，其中很多可在大气中发生光降解反应，但在光降解过程中也有可能会生成一些有害的物质，如，含硫化合物降解会产生SO2和SO3。光反应与环境的关系与环境有关的光化学反应研究主要集中在两个方面：1、大气环境中的光化学污染物一旦到空气中，很难靠人力来清除空气中的污染，如今大气光化学的反应主要是研究排放到

8、大气中的污染物的大气寿命、降解过程、降解速度和降解产物。2、土壤表层和水域中的光化学反应问题与大气光化学相比，水溶液中的光化学就显得更积极，污染物一旦