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        光化学反应

        互联网

        2672

        大气污染的化学原理比较复杂,它除了与一般的化学反应规律有关外,更多的由于大气中物质吸收了来自太阳的辐射能量(光子)发生了光化学反应,使污染物成为毒性更大的物质(叫做二次污染物)。光化学反应是由物质的分子吸收光子后所引发的反应。分子吸收光子后,内部的电子发生能级跃迁,形成不稳定的激发态,然后进一步发生离解或其它反应。一般的光化学过程如下:

        1 )引发反应产生激发态分子( undefined

        A (分子) hv undefined

        2 undefined 离解产生新物质( C 1 C 2 …)

        undefined C 1 C 2

        3 undefined 与其它分子( B )反应产生新物质( D 1 D 2 …)

        undefined B D 1 D 2

        4 undefined 失去能量回到基态而发光(荧光或磷光)

        undefined A hv

        5 undefined 与其它化学惰性分子( M )碰撞而失去活性

        undefined M A M

        反应( 1 )是引发反应,是分子或原子吸收光子形成激发态 undefined 的反应。引发反应( 1 )所吸收的光子能量需与分子或原子的电子能级差的能量相适应。物质分子的电子能级差值较大,只有远紫外光、紫外光和可见光中高能部分才能使价电子激发到高能态。即波长小于 700 nm 才有可能引发光化学反应。产生的激发态分子活性大,可能产生上述( 2 )~( 4 )一系列复杂反应。反应( 2 )和( 3 )是激发态分子引起的两种化学反应形式,其中反应( 2 )于大气中光化学反应中最重要的一种,激发分子离解为两个以上的分子、原子或自由基,使大气中的污染物发生了转化或迁移。反应( 4 )和( 5 )是激发态分子失去能量的两种形式,结果是回到原来的状态。

        大气中的 N 2 O 2 O 3 能选择性吸收太阳辐射中的高能量光子(短波辐射)而引起分子离解:

        N 2 hv N N λ< 120 nm

        O 2 hv O O λ< 240 nm

        O 3 hv O 2 O λ =220 290 nm

        显然,太阳辐射高能量部分波长小于 290 nm 的光子因被 O 2 O 3 N 2 的吸收而不能到达地面。大于 800 nm 长波辐射(红外线部分)几乎完全被大气中的水蒸气和 CO 2 所吸收。因此只有波长 300 800 nm 的可见光波不被吸收,透过大气到达地面。

        大气的低层污染物 NO 2 SO 2 、烷基亚硝酸( RONO )、醛、酮和烷基过氧化物( ROOR ′)等也可发生光化学反应:

        NO 2 bv NO · O

        HNO 2 HONO hv NO HO ·

        RONO hv NO · RO ·

        CH 2 O hv H · HCO

        ROOR hv RO · R O ·

        上述光化学反应光吸收一般在 300 400 nm 。这些反应与反应物光吸收特性,吸收光的波长等因素有关。应该指出,光化学反应大多比较复杂,往往包含着一系列过程。

         

         

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