光(guang)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)儀(yi)的(de)工作(zuo)原(yuan)理(li)以(yi)及實驗方(fang)案

光(guang)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)儀(yi)的(de)工作(zuo)原(yuan)理(li)以(yi)及實驗方(fang)案

光(guang)化(hua)學(xue)過(guo)程(cheng)是(shi)地(di)球(qiu)上(shang)普遍(bian)、量(liang)重要的(de)過程(cheng)之壹，綠(lv)色植(zhi)物的(de)光(guang)合(he)作(zuo)用，動(dong)物的(de)視覺(jiao)。塗(tu)料與(yu)高(gao)分子材料的(de)光(guang)致變(bian)性，以及照相(xiang)、光(guang)刻、有機化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)的(de)光(guang)催(cui)化(hua)等(deng)，無(wu)不(bu)與(yu)光(guang)化(hua)學(xue)過(guo)程(cheng)有關。
近年(nian)來得到廣泛重視的(de)同位(wei)素(su)與(yu)相(xiang)似元(yuan)素(su)的(de)光(guang)致分離(li)、光(guang)控(kong)功(gong)能(neng)體(ti)系的(de)合成與(yu)應(ying)用等(deng)，更體現(xian)了光(guang)化(hua)學(xue)是(shi)壹(yi)個(ge)活(huo)躍(yue)的(de)領域(yu)。光(guang)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)與(yu)壹般(ban)熱化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)相(xiang)比(bi)有許(xu)多(duo)不(bu)同(tong)之處，主(zhu)要表(biao)現(xian)在：加(jia)熱(re)使分(fen)子(zi)活(huo)化(hua)時，體(ti)系中分(fen)子(zi)能量(liang)的(de)分布服從玻耳(er)茲(zi)曼分布；而(er)分子(zi)受(shou)到(dao)光(guang)激活(huo)時，原(yuan)則(ze)上(shang)可以做到(dao)選(xuan)擇性(xing)激發。體(ti)系中分(fen)子(zi)能量(liang)的(de)分布屬於非(fei)平衡分(fen)布。所(suo)以光(guang)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)儀(yi)的(de)途徑(jing)與(yu)產(chan)物往往(wang)和(he)基態(tai)熱化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)不(bu)同(tong)。
光(guang)化(hua)學(xue)研(yan)究反(fan)應(ying)機理(li)的(de)常用實驗方(fang)法(fa)，除示蹤原(yuan)子(zi)標(biao)記法外(wai)，在(zai)光(guang)化(hua)學(xue)中(zhong)早采(cai)用的(de)猝滅(mie)法仍是有效的(de)壹種方(fang)法(fa)。這種方(fang)法(fa)是通過(guo)被(bei)激發分(fen)子(zi)所發熒(ying)光(guang)，被(bei)其他分(fen)子猝滅(mie)的(de)動力學測(ce)定(ding)來研究光(guang)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)機理(li)的(de)。它可以用來測定分子(zi)處於電(dian)子(zi)激發態(tai)時的(de)酸性、分(fen)子雙(shuang)聚化(hua)的(de)反(fan)應(ying)速率和(he)能(neng)量(liang)的(de)長程(cheng)傳遞速率。
由(you)於(yu)吸收(shou)給(gei)定(ding)波(bo)長的(de)光(guang)子(zi)往(wang)往(wang)是分子中某(mou)個基團(tuan)的(de)性質(zhi)，所(suo)以(yi)光(guang)化(hua)學(xue)提供了(le)使分(fen)子(zi)中(zhong)某(mou)特(te)定(ding)位置發生(sheng)反(fan)應(ying)的(de)手(shou)段(duan)，對(dui)於那些熱化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)缺(que)乏(fa)選(xuan)擇性(xing)或反(fan)應(ying)物可能被(bei)破壞的(de)體系更為(wei)可貴。光(guang)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)的(de)另(ling)壹特(te)點(dian)是用光(guang)子(zi)為(wei)試劑(ji)。
光(guang)化(hua)學(xue)的(de)初級過程是分(fen)子(zi)吸(xi)收光(guang)子(zi)使電(dian)子(zi)激發，分(fen)子(zi)由基態(tai)提升(sheng)到激發態(tai)。分子(zi)中的(de)電子(zi)狀態(tai)、振動(dong)與(yu)轉(zhuan)動(dong)狀態(tai)都是(shi)量(liang)子(zi)化(hua)的(de)，即(ji)相(xiang)鄰狀態(tai)間的(de)能量(liang)變(bian)化(hua)是(shi)不(bu)連(lian)續(xu)的(de)。因(yin)此分(fen)子激發時的(de)初始(shi)狀態(tai)與(yu)終止(zhi)狀態(tai)不同(tong)時，所(suo)要求的(de)光(guang)子(zi)能(neng)量(liang)也是(shi)不同(tong)的(de)，而且要求二(er)者的(de)能量(liang)值(zhi)盡可能匹配(pei)。
光(guang)物理(li)過(guo)程可分為(wei)輻射(she)弛(chi)豫過(guo)程和(he)非(fei)輻射(she)弛(chi)豫過(guo)程。輻射(she)弛(chi)豫過(guo)程是(shi)指(zhi)將(jiang)整(zheng)體(ti)或部分(fen)多(duo)余的(de)能量(liang)以(yi)輻射(she)能(neng)的(de)形式(shi)耗(hao)散(san)掉(diao)，分子(zi)回到基態(tai)的(de)過程(cheng)，如發射(she)熒(ying)光(guang)或磷光(guang)；非(fei)輻射(she)弛(chi)豫過(guo)程是(shi)指(zhi)多余(yu)的(de)能量(liang)整(zheng)體(ti)以(yi)熱(re)的(de)形式(shi)耗(hao)散(san)掉(diao)，分子(zi)回到基態(tai)的(de)過程(cheng)。
決(jue)定壹個光(guang)化(hua)學(xue)反(fan)應(ying)儀(yi)的(de)真正(zheng)途徑(jing)往(wang)往需要建(jian)立(li)若幹個對(dui)應(ying)於(yu)不(bu)同機理(li)的(de)假(jia)想模(mo)型(xing)。找出各(ge)模型(xing)體系與(yu)濃(nong)度、光(guang)強及其他(ta)有關參量(liang)間的(de)動力學方(fang)程(cheng)，然(ran)後(hou)考察實驗結(jie)果(guo)的(de)相(xiang)符合(he)程(cheng)度(du)，以決(jue)定哪壹(yi)個是(shi)可能的(de)反(fan)應(ying)途徑(jing)。壹(yi)旦(dan)被(bei)反(fan)應(ying)物吸收(shou)後(hou)，不會(hui)在(zai)體(ti)系中留(liu)下(xia)其(qi)他(ta)新(xin)的(de)雜(za)質(zhi)，因(yin)而可以看(kan)成是“純(chun)"的(de)試劑(ji)。