光化学反应
化学先生 / 2019-08-22
我们说光化学是研究光与物质相互作用的科学，如果在光的作用下，物质发生了化学反应我们称为光化学反应。光化学反应与一股热化学反应相比有许多不同之处，主要表现在，加热使分子活化时，体系中分子能量的分布服从玻尔兹曼分布:面分子受到光激活时，原则上可以做到选择性激发，体系中分子能量的分布属于非平衡分布。所以光化学反应的途径与产物往往和基态热化学反应不同，只要光的波长适当，能为物质所吸收，即使在很低的温度F，光化学反应仍然可以进行。
光化学反应系统中光化学过程可分为初级过程和次级过程。初级过程是分子吸收光子使电子激发，分子由基态提升到激发态，激发态分子的寿命一服较短。 光化学主要与低激发态有关，激发态分子可能发生解离或与相邻的分子反应，也可能过渡到一个新的激发态上去，这些都属于初级过程，其后发生的任何过程均称为次级过程。分子中的电子状态、振动与转动状态都是量子化的，即相邻状态间的能量变化是不连续的。因此分子敝发时的初始状态与终止状态不同时，所要求的光子能量也是不同的，而且要求二者的能量值尽可能匹配。
由于分子在一股条件下处于能量较低的稳定状态，称为基态。受到光照射后，如果分子能够吸收电磁辐射，就可以提升到能量较高的状态，称为激发态。如果分子可以吸收不同波长的电磁辐射，就可以达到不同的激发态。按其能量的高低，从基态往上依次称为第一激发态、第二激发态等，光化学研究中，把高于第一激发态的所有激发态统称为高激发态。
激发态分子的寿命 般较短，而且激发态能级越高，其寿命越短，以致来不及发生化学反应，所以光化学主要与低激发态有关。激发时分子所吸收的电磁辐射能有两条主要的耗散途径:一是和光化学反应的热效应合并:二是通过光物理过程转变成其他形式的能量。
光物理过程可分 为辐射弛豫过程和非辐射弛豫过程。辐射弛豫过程是指将全部或部分多余的能量以辐射能的形式耗散掉，分子回到基态的过程，如发射荧光或磷光:非辐射弛豫过程是指多余的能量全部以热的形式耗散掉，分子回到基态的过程。
决定一个光化学反应的真正途 径往往需要建立若干个对应于不同机理的假想模型，找出各模型体系与浓度、光强及其他有关参量间的动力学方程，然后考察哪个模型与实验结果的相符合程度最高，以决定哪一个是最可能的反应途径。
光化学反应机理的研究中常用实验方法很多。 研究中一股需要结合各种稳态，瞬态的光谱仪器，分析光化学研究反应过程的中间体，如采用同位素示踪原子标记法等方法可以更方便地确定反应历程。在光化学中最早采用的荧光猝灭法仍是一种简单有效的方法。 这种方法是通过被激发分子所发荧光，被其他分子猝天的动力学测定来研究光化学反应机理的。由于吸收什么波长的光往往是由分子中某个基团的性质决定的，所以光化学可以使分子中某特定位置直接发生化学反应，对于那些缺乏选择性热化学反应或者反应发生后的体系被破坏的热化学反应更为可贵。光化学反应的另特点是 用光子作为反应试剂，-且被反应物吸收后，不会在体系中留下其他新的杂质，因而可以看成是“最纯”的试剂。所以和热化学方法相比，光化学合成方法具有反应速率快、产物单一和副产物少等优点。
光化学反应是自然界 十分重要的现象，可以说有光的地方就有光化学反应的发生。地球与行星的大气现象，如大气构成、极光、辐射屏蔽和气候等，均和大气的化学组成与对它的辐照情况有关。处于高空处大气的原子与分子吸收太阳辐射后会发生光化学反应。导致它和在地表上我们熟知的主要由氮气与氧气组成的空气完全不同。
光化学的基本知识在大学教科书中有部分沙及，但是由于这部分内容属于自学内容，研究生考试中也没有相关的考试内容，所以学习之前还应该熟悉一下光化学的如下几个方面最基本内容。
![1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯](images/201812/thumb_img/1103_thumb_G_1545291985569.jpg)
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