生活中的光化學(xué)現(xiàn)象
化學(xué)先生 / 2019-08-22
人類開始系統(tǒng)地進行光化學(xué)研究已有近百年的歷史，然而光化學(xué)形成化學(xué)的一個新興分支學(xué)科則還不是半個世紀(jì)。光化學(xué)學(xué)科在20世紀(jì)60年代形成后，其發(fā)展十分迅速。在光化學(xué)形成化學(xué)的一個獨立分支學(xué)科之前，高等學(xué)校的光化學(xué)課程一直歸屬于物理化學(xué)中動力學(xué)的教學(xué)內(nèi)容。
20世紀(jì)60年代激光的發(fā)現(xiàn)和70年代初發(fā)生的石油危機，大大促進了化學(xué)和物理交叉學(xué)科的發(fā)展。現(xiàn)代光化學(xué)或稱激發(fā)態(tài)化學(xué)的研究，早已不僅局限于化學(xué)和物理領(lǐng)城的交叉，它正在向材料科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)、能源科學(xué)，甚至信息科學(xué)等諸多高新技術(shù)領(lǐng)域滲透，形成諸如生物光化學(xué)、環(huán)境光化學(xué)、光電化學(xué)、超分子光化學(xué)、光催化和光功能材料等新的分支和邊緣學(xué)科。
因此可以說，光化學(xué)現(xiàn)在已經(jīng)是化學(xué)與材料科學(xué)、能源科學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)等諸多科技領(lǐng)城相關(guān)的一門基礎(chǔ)學(xué)科。按照普遍的定義，光化學(xué)是研究物質(zhì)(原子、小分子)因受光的影響而產(chǎn)生永久性化學(xué)效應(yīng)的一個學(xué)科。
由于歷史的和實驗技術(shù)方面的原因，光化學(xué)所沙及的光的波長范圍為100~ 1000nm,即由紫外至近紅外波段。比紫外波長更短的電磁輻射，如X或y射線所引起的光電離和有關(guān)化學(xué)變化，則屬于輻射化學(xué)的范疇。至于遠(yuǎn)紅外或波長更長的電磁波，L般認(rèn)為其光子能量不足以引起光化學(xué)過程，因此不屬于光化學(xué)的研究范疇。近年來觀察到有些化學(xué)反應(yīng)可以由高功率的紅外激光所引發(fā)，將其歸屬于紅外激光化學(xué)的范疇。
人們對日常生活中的光化學(xué)現(xiàn)象早就觀察到了。例如，染過色的衣服經(jīng)光的照射會褪色.這是因為染色衣物經(jīng)多次水洗和長期日曬，使衣物上的染料發(fā)生光分解和光氧化，從而使衣物出現(xiàn)了褪色現(xiàn)象。這種現(xiàn)象不是一蹴而就，而是逐步發(fā)生的，其過程是比較復(fù)雜的。這正是光化學(xué)反應(yīng)的特點。當(dāng)陽光照射在染色衣物上時，光能激發(fā)了染料分子使之活化。活化的染料分子更容易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，例如跟空氣中的氧反應(yīng)，若有水分子的存在則會進一步加劇化學(xué)反應(yīng)的程度。由于染料分子的氧化或還原反應(yīng)，而使染色衣物發(fā)生褪色。如用偶氮染料染色的棉纖維織物經(jīng)日曬褪色，是因為氧化作用的結(jié)果，而用同種染料染色的蛋白纖維織物經(jīng)日曬褪色，卻是還原作用的結(jié)果。又如，變色鏡片是在普通玻璃中加入了適量的溴化銀和氧化銅的微小品粒。當(dāng)強光照射時，溴化銀分解為銀和溴。分解出的銀的微小晶粒，使玻璃星現(xiàn)暗棕色。當(dāng)光線變暗時，銀和溴在氧化銅的催化作用下，重新生成澳化銀，于是，鏡片的顏色又變淺。具體反應(yīng)如下:
hv
2AgBr → 2Ag+Br2
CuO
2Ag+Br2 → 2AgBr
植物受到光照會生長 (光合成)， 即我們常說的光合作用。光合作用是指綠色植物通過葉綠體，利用光能，把二氧化碳和水轉(zhuǎn)化成儲存著能量的有機物，并且釋放出氧的過程。我們每時每刻都在吸人光合作用釋放的氧，我們知道在地球上的生命是依靠太陽的能量生存著，而光合作用是唯-能捕獲此能量的重要生物途徑。所以，光化學(xué)過程是地球上最普遍、最重要的過程之一，不論是通過理論還是實驗技術(shù)的方法，與光合作用相關(guān)的光化學(xué)研究一直是一個極活躍的領(lǐng)城。
.jpg "彩虹是一種十分常見的光化學(xué)現(xiàn)象")
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