Кинетика фотохимических реакций
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
Курсовая работа на тему:
"Кинетика фотохимических реакций"
Содержание
Введение
1.Классификация фотохимических процессов
.Различие кинетики фотохимических и темновых реакций
.Процессы, протекающие при фотовозбуждении молекул
.Полные и локальные скорости фотохимических реакций
.Зависимость скорости фотохимических реакций от температуры
.Кинетика флуоресценции, фосфоресценции и интеркомбинационной конверсии
.Хемилюминесценция
Заключение
Список литературы
фотохимический кинетика флуоресценция конверсия
Введение
Раздел физической химии, посвященный закономерностям реакций, протекающих под действием света, носит название фотохимии. Еще в начале XIX в. Гроттгус в России, а затем Дрейпер в США сформулировали закон, согласно которому фотохимически активны только те лучи, которые поглощаются при реакции. Этот закон в настоящее время очевиден и не имеет исключений. Обратное утверждение, что лучи, которые поглощаются при реакции, являются фотохимически активными, не верно, так как не вce они вызывают фотохимическую реакцию.
Особенностью фотохимической активации является ее селективность. Поглощенные кванты света возбуждают и тем самым приводят в активное состояние отдельную связь или группу атомов в данной молекуле. В этом большое преимущество активации молекул светом по сравнению с термической активацией.
Другой закон, которому подчиняются фотохимические реакции, был найден Бунзеном и Роско в 1855 г. в результате изучения реакции соединения хлора с водородом на свету. Этот закон формулируется так: химическое действие света прямо пропорционально произведению интенсивности света I на время его воздействия t. Закон этот носит приближенный характер, потому что не вся поглощаемая световая энергия расходуется на химический процесс.
Основным законом, позволившим разобраться в механизме фотохимических реакций, является закон фотохимической эквивалентности А. Эйнштейна, согласно которому каждый поглощенный квант света вызывает превращение одной молекулы.
Фотохимические реакции - химические превращения, протекающие под действием света в видимой и ультрафиолетовой области спектра.
Типы фотохимических реакций:
1.Фотодиссоциация (фотолиз) приводит к разложению исходного вещества, поглотившего световую энергию. Примерами реакции фоторазложения служат такие: разложение галогенидов серебра (основа серебряной фотографии), фотолиз паров ацетона CH3CO CH3 > CO + другие продукты.
2.Фотосинтез приводит к образованию более сложных соединений. Примерами реакций фотосинтеза служат:
фотосинтез озона в верхних слоях атмосферы, создающий защитный озоновый слой:
фотодиссоциацияфотосинтез;
фотосинтез органических соединений из углекислого газа, воды, минеральных веществ зелеными растениями. В частности, синтез глюкозы может быть описан уравнением:
3.Фотохромизм - явление обратимого изменения пространственного или электронного строения молекул под действием света, сопровождающееся изменением окраски вещества. На основе фотохромных материалов изготовляются линзы с переменным светопропусканием, оконные стекла, фотохромные системы на основе некоторых органических и координационных соединений.
1. Классификация фотохимических процессов
Для характеристики фотохимических реакций было введено понятие квантового выхода ?. Квантовым выходом называется отношение числа прореагировавших молекул к числу поглощенных квантов
где N' - число прореагировавших молекул; Q - количество поглощенной све товой энергии; hv- энергия одного светового кванта.
Для расчетов более удобно пользоваться не числом молекул, а числом молей. Тогда квантовый выход запишется в виде
где п - число прореагировавших молей вещества; NA- число Авогадро.
Количество энергии, необходимое для фотопревращения одного моля вещества при данной длине волны, равно 6,02•1023hvи носит название Эйнштейн. Таким образом
где - волновое число.
Числовое значение одного Эйнштейна зависит от частоты колебаний.
Согласно закону эквивалентности Эйнштейна квантовый выход должен быть равным единице. Однако, как показывает опыт, все фотохимические реакции можно разделить по значениям квантового выхода на четыре группы: 1) реакции, в которых квантовый выход ? = 1 (например, образование бромцикло-гексана, пероксида водорода, нитрозометана, брома в результате реакции хлора с трихлорбромметаном, разложение сероводорода в бензольном растворе и др.); 2) реакции, в которых квантовый выход ? 1 (например, реакция взаимодействия хлора с водородом и оксидом углерода и др.).
Отклонение квантового выхода от единицы не означает отклонения от закона эквивалентности Эйнштейна. Как показывает опыт, фотохимический процесс слагается из первичного, протекающего в результате поглощения свет