西安德派光化學(xué)反應(yīng)儀,日常實(shí)驗(yàn),模擬光化學(xué)反應(yīng)的常用儀器。光化學(xué)反應(yīng)儀的原理是,由于分子在一般條件下處于能量較低的穩(wěn)定狀態(tài),稱作基態(tài)。受到光照射后,如果分子能夠吸收電磁輻射,就可以提升到能量較高的狀態(tài),稱作激發(fā)態(tài)。如果分子可以吸收不同波長(zhǎng)的電磁輻射,就可以達(dá)到不同的激發(fā)態(tài)。按其能量的高低,從基態(tài)往上依次稱做*激發(fā)態(tài)、第二激發(fā)態(tài)等等;而把高于*激發(fā)態(tài)的所有激發(fā)態(tài)統(tǒng)稱為高激發(fā)態(tài)。
決定一個(gè)光化學(xué)反應(yīng)的真正途徑往往需要建立若干個(gè)對(duì)應(yīng)于不同機(jī)理的假想模型,找出各模型體系與濃度、光強(qiáng)及其他有關(guān)參量間的動(dòng)力學(xué)方程,然后考察何者與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的相符合程度zui高,以決定哪一個(gè)是zui可能的反應(yīng)途徑。
激發(fā)態(tài)分子的壽命一般較短,而且激發(fā)態(tài)越高,其壽命越短,以致于來(lái)不及發(fā)生化學(xué)反應(yīng),所以光化學(xué)主要與低激發(fā)態(tài)有關(guān)。激發(fā)時(shí)分子所吸收的電磁輻射能有兩條主要的耗散途徑:一是和光化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)合并;二是通過(guò)光物理過(guò)程轉(zhuǎn)變成其他形式的能量。
光物理過(guò)程可分為輻射弛豫過(guò)程和非輻射弛豫過(guò)程。輻射弛豫過(guò)程是指將全部或部分多余的能量以輻射能的形式耗散掉,分子回到基態(tài)的過(guò)程,如發(fā)射熒光或磷光;非輻射弛豫過(guò)程是指多余的能量全部以熱的形式耗散掉,分子回到基態(tài)的過(guò)程。
光化學(xué)研究反應(yīng)機(jī)理的常用實(shí)驗(yàn)方法,除示蹤原子標(biāo)記法外,在光化學(xué)中zui早采用的猝滅法仍是非常有效的一種方法。這種方法是通過(guò)被激發(fā)分子所發(fā)熒光,被其他分子猝滅的動(dòng)力學(xué)測(cè)定來(lái)研究光化學(xué)反應(yīng)機(jī)理的。它可以用來(lái)測(cè)定分子處于電子激發(fā)態(tài)時(shí)的酸性、分子雙聚化的反應(yīng)速率和能量的長(zhǎng)程傳遞速率。
由于吸收給定波長(zhǎng)的光子往往是分子中某個(gè)基團(tuán)的性質(zhì),所以光化學(xué)提供了使分子中某特定位置發(fā)生反應(yīng)的*手段,對(duì)于那些熱化學(xué)反應(yīng)缺乏選擇性或反應(yīng)物可能被破壞的體系更為可貴。光化學(xué)反應(yīng)的另一特點(diǎn)是用光子為試劑,一旦被反應(yīng)物吸收后,不會(huì)在體系中留下其他新的雜質(zhì),因而可以看成是“zui純”的試劑。如果將反應(yīng)物固定在固體格子中,光化學(xué)合成可以在預(yù)期的構(gòu)象(或構(gòu)型)下發(fā)生,這往往是熱化學(xué)反應(yīng)難以做到的。