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光化學(xué)的量子效率、量子產(chǎn)率和能量轉(zhuǎn)化效率


化學(xué)先生 / 2019-08-22

       為了衡量一個光量子引致指定物理或化學(xué)過程的效率，在光化學(xué)中定義了量子效率。量子效率可以定義為生成產(chǎn)物的分子數(shù)與吸收的光子數(shù)的比值，也可以定義為生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量與吸收光子的物質(zhì)的量的比值。可以表示如下：


                      生成產(chǎn)物的分子數(shù)    生成產(chǎn)物的物質(zhì)的量
                   ∮=一一一一一一一一一=一一一一一一一一一一
                         吸收的光子數(shù)     吸收光子的物質(zhì)的量

    量子效率∮是光化學(xué)反應(yīng)中一個很重要的物理量，可以說它是研究光化學(xué)反應(yīng)機理的敲門磚，可為光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)提供許多信息。當(dāng)∮>1，是由于初級過程活化了一個分子，而次級過程中又使若干反應(yīng)物發(fā)生反應(yīng)。如: H2+C2I→2HCI 的反應(yīng)，1個光子引發(fā)了一個鏈反應(yīng)，量子效率可達(dá)106次方。當(dāng)∮<1，是由于初級過程被光子活化的分子尚未來得及反應(yīng)，便發(fā)生了分子內(nèi)或分子間的傳能過程而失去活性.

    (2)量子產(chǎn)率(quantum yield)

                       發(fā)生反應(yīng)的分子數(shù)  發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)的量
                   ∮=一一一一一一一一一=一一一一一一一一一一
                         吸收的光子數(shù)      吸收光的物質(zhì)的量

    由于受化學(xué)反應(yīng)式中計量系數(shù)的影響，量子效率與量子產(chǎn)率的值有可能不等，例如，下列反應(yīng)的量子效率為2，量子產(chǎn)率卻為1.一般也用符號∮表示，也有很多書并不區(qū)分量子效率和量子產(chǎn)率。

                      2HBr+hv→H2+Br2

    (3)能量轉(zhuǎn)化效率

    對一定波長的單色光進(jìn)行的光化學(xué)反應(yīng)，能量轉(zhuǎn)化效率可以表示如下：
                            △rGm∮
                      η=一一一一
                               Ev
式中，△rGm為激發(fā)態(tài)的吉布斯自由能:∮為將光子轉(zhuǎn)化為化學(xué)產(chǎn)物的量子產(chǎn)率，Ev為人射光的總輻照度，W/m2。

值得注意的是光化學(xué)反應(yīng)的量子效率可以小于 1,也可以大于1，但無論量子效率是小于1，還是大于1.其能量轉(zhuǎn)化效率都不能超過1。
 

用戶評論(共1條評論)

  • **** ( 2020-01-01 19:41:49 )

    按照產(chǎn)率和效率的定義那道題應(yīng)該是產(chǎn)率是2效率是1的吖

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