环境化学课件(4)讲课教案.ppt

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1、二、光化学photochemistry反应基础1、光子photon的能量爱因斯坦-普朗克（Einstein-Planck）关系式：ε=hυ=hc/λ(J)E=N0hυ=N0hc/λ(KJ/mol)式中h――Planck常数，6.62×1034J.s；υ――光子的频率，Hz；c――光速，2.998×1010cm/s；λ――光子的波长，cm；N0――阿佛加德罗常数，6.02×1023/mol。随着波长的增加，光子的能量减小。波长（nm）能量（kJ/mol）光的区域200300597.2398.4紫外光400700298.9170.8可见

2、光2000500059.723.9红外线不同波长光的能量高能光，能引起光化学反应（光离解）低能光，不能引起光化学反应例1计算波长为200nm紫外光的能量。一般化学鍵的键能大于167.44KJ/mol2、光化学反应原理光化学反应：由一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子后所引发的反应。初级过程：引发：A(分子)＋hυA*(激发态分子)次级过程：离解：A*C+……与其他分子反应生成新的物种：A*+BD+……与惰性inertia分子碰撞失活(返回基态)：A*+MA+M发光而失活(返回基态)：A*A＋hυ3、大气中重要吸光物质的

3、光离解吸光物质高层大气：N2、O2、O3（290nm）低层大气：NO2、SO2等氧和氮的光离解氧分子键能：493.8kJ/mol（240nm以下紫外光可引发）：O2＋hυO+O氮分子键能：939.4kJ/mol（127nm，仅限于臭氧层以上）：N2＋hυN+N当入射波长低于79.6nm(1391kJ/mol)时，N2将电离成N2＋。臭氧和过氧化物的光离解臭氧分子键能：101.2kJ/mol220－290nm强吸收（254nm最强吸收）290－320nm少量吸收450－700nm微弱吸收离解反应：O3＋hυO2+O烷基过氧化物在

4、300－700nm范围有微弱吸收，光离解反应：ROOR’＋hυRO+R’ONO2的光离解键能：300.5kJ/mol（300－400nm吸光），光离解反应：NO2＋hυNO+OO2+O＋MO3＋MNO2是污染大气中最重要的吸光物质,在低层大气中可以吸收全部来自太阳的紫外光和部分可见光。O3的唯一人为来源OXIDIZINGNATUREOFTHEATMOSPHEREEarth’satmosphereisoxidizingduetopresenceofO2SO2-->SO42-;CH4-->CO;CO-->CO2;NO2-->HNO

5、3RadicalsareoxidizingagentsintheatmosphereOHisthecleansingagentoftheatmosphereKeytounderstandingatmosphericoxidantchemistryUnderstandradicalcyclingbutradicalcycleisintimatelyconnectedtooxidantchemistryofothertracecompoundsincludingO3StartwithO3O3isimportantfromchemica

6、l,climate,andhealthperspectivesATMOSPHERICO3–ABRIEFHISTORY1840:Ozonediscoveredin1840byC.F.Schönbein–thoughtitwasmadeupofoxygenandhydrogen1848:Systematicmeasurementattempts–curiousity,growinginterestinenv.,healtheffects,‘economyofnature’1861:OdlingsuggestedthatozonewasO

7、31930:ChemicalmechanismforO3layerpostulated1952:O3identifiedascomponentofchemicalsmogChristianFrederichSchönbeinOZONEANDHEALTH90%ofO3isinthestratosphere;O3layerwithmax~9ppmAbsorptionof=200-320nm(UV-BandUV-C)bystrat.O3Source:StratosphericOzone,NASA/GSFCOZONEANDSTRATOSP

8、HERICTEMPERATURELocalheatingofthestratosphereduetoUVabsorptionbyO3TroposphericO3isalsoanimportantgreenhousegasSource: