光化学原理课件.ppt

1、光化学原理物化学，第一章引言，1.1光化学的光化学生成光具有诱导许多化学反应的历史，但我知道在20世纪30年代，对光化学的认识和研究仍然是零碎的，不系统的。20世纪50年代一些光化学基本规则50年代70年代，建立了光化学发展、Marcus电子传输理论和分子轨道对称保存原理，并建立了一系列现代实验技术(如短脉冲光解和激光技术磁共振技术(ESR、NMR、CIDNP、CIDEP等)，在分子中建立了光化学研究。现代分子光化学诞生了。20世纪80年代以来，皮秒(PS)和飞秒(fs)、脉冲激光技术的光化学应用引起了对一系列“超高速反应”、“分子动力学过程”的深入研究和理解。反映变换状态的配置、光谱和衰减过

2、程的认识和理解。光化学理论的逐步深化和改进。此外，超分子、分子集合体和纳米光化学、光子对信息和能量传递链的应用研究(例如，光信息存储和显示设备、非线性光学设备、光折射设备、发光设备、光能和光转换设备、相应的光子学材料)。)取得了很大的进步。光子学诞生后的最初20年，以无机材料为主，近10年有机光子学材料的研究和开发取得了重大突破。中科院和中科院研究生院在研究生教育中重视光化学教育，开设了有机光化学、光刘涛反应机器的新发展、发生状态的物理化学三门相关课程。94年后，我做了“疯狂功能材料化学”。1.2过程的目的，光化学过程是地球上最重要的化学过程之一。与基态化学不同，光化学研究对象是“电子激发态的

3、物种”。“在光作用下研究处于此状态的原子和分子的结构、性质及运动规律的科学(合成光化学、机制光化学、矿物学等)，是现代化学中快速发展的重要组成部分。”它是与物理、化学、有机、化学、辐射、化学发生状态、化学、激光、化学、生物化学有关的学科。近年来，光化学在合成化学、精细化学、生态环境保护和生化领域应用。本课程旨在让学生学习光化学基本概念和理论、光化学反应机制、光化学实验技术等，并在此基础上了解目前光化学在各化学学科中应用和发展的新趋势。1.3光化学技术的应用，光化学是一门古老而新颖的学科，光化学技术在信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、环境科学、合成化学等领域具有重要的地位和广泛的应用。光化

4、学在乳制品、香料、特殊结构有机化合物的合成中的应用。应用光学信息存储材料、光致变色材料、发光材料、光电导材料、聚合物光功能材料、光折射材料等高科技光功能材料的原理。光合作用、视觉过程、光效应、生物发光、婴儿黄疸病治疗等光化学问题。臭氧层空洞、光化学烟雾、酸雨等重大环境问题。(环境光化学系)，1.4应用光化学主要包括大气光化学、有机光化学、无机光化学、生物光化学、光电池、光触觉光等。1.5参考书1，物理化学2，光化学入门英p .博雷尔诺科学出版社1987 3，光化学概论、早根篇、高中出版社1985 4，光化学英p .小班着作仁教出版社1982 5，有机光化学古屈型编译仁教出版社6，光化学钢单纯李

5、哲真等编著7，光化学技术乔伊，章章波罗，j .线圈松笔等1983，本教材集激发态的辐射转移和郑智薰辐射转移；激发态的能量转移；光刘涛电子传递；激发状态能量传递和电子传递竞争。佐原健二光化学基本原理，2.1分子轨道分子轨道是由构成分子的原子外壳的原子轨道线性组合形成的。分子轨道的总数等于构成分子的每个原子轨道的总数之和。原子轨道和分子轨道可以描述为“电磁波函数”。例如：两个相同的原子轨道A和B，相互作用产生两个分子轨道。(例如，如果一个原子的ns原子轨道和另一个原子的ns原子轨道结合成两个分子轨道)1=A B:描述核外电子运动状态的数学表达式2=A -B表达式是空间坐标函数=f(x，y，z)。两

6、分子轨道的形状：当电子进入下一种分子轨道时，电子进入下一种分子轨道，有利于分子的稳定。(电子云分布在核之间，对两个核的吸引力可以有效地抵消两个核之间的斥力。)分子之间发生键合作作用，被称为“星干分子轨道”，简称“星干轨道”。半键轨道的能量高于原始的ns原子轨道能量。键盘轨道的能量比原来的ns原子轨道能量低，比原来的原子轨道更稳定。轨道上的电子称为电子。例如分子光化学主要涉及五种类型的分子轨道。也就是说，有未成年电子N轨道，圣键电子和轨道，以及半键电子*和*轨道。2.1.1 n轨道，在包含杂原子的分子中，杂原子的非共享电子对位于未成干线轨道(该轨道不参与分子的成干体系)。例如，在基化合物中，氧原

7、子的未耦合2P轨道(N轨道)上有两个电子，P轨道是哑铃形的，中心原子有一个节面。2.1.2轨道和*轨道，原子的2P轨道形成“侧面”重叠的(平行)轨道。通常，此轨道显示为分子平面上带有部分的P轨道的线性组合。例如：在烯烃中，键电子对称分布在分子平面的两侧。分析：两个原子的npz原子轨道沿X轴徐璐接近时，可以构成两个分子轨道。电子云的分布具有对称面。该平面通过X轴，电子云对称分布在此平面的两侧。这种轨道称为“分子轨道”。在这两个分子轨道中，能量是高于原始原子轨道(npz)的*npz半结合分子轨道。能量被称为npz成键分子轨道，低于组合该分子轨道的原始原子轨道npz能量。(莎士比亚，北极谱(能量)，

8、结论：1，2个P轨道的线性组合产生了两个分子轨道：耦合轨道和半键轨道。2，在半键轨道上有两个节面，一个在分子的平面(x，y)上。另一个垂直于由键连接的两个原子之间的分子骨骼(y，z平面)。3，同样，2 npy沿x轴接近。4，npy和npz形状相同，能量相同，*npy和*npz也相同，能量相同，空间90度。2.1.3轨道和*轨道，一个原子的P原子轨道和两个原子的P原子轨道相结合，形成分子轨道，可以有“头相遇”、“肩并肩”两种方法。1.轨道是与轨道不同的组合，身高比身高强。轨道是构成分子骨架的轨道。3.两个S-rail交叉封盖、一个S-rail和一个P-rail交叉封盖或两个P-rail交叉封盖可

9、以形成密钥。分析：一个原子的npx原子轨道徐璐沿着另一个原子的npx原子轨道和键盘轨道接近时形成的两个分子轨道，其电子云沿着键盘对称分布，npx键分子轨道低于原npx原子轨道能量。*npx反键分子轨道的能量高于原始npx原子轨道。这种Px-Px原子轨道组合方式合成分子轨道，卤素单位(X2)。O2分子的分子轨道能量水平，1s * 1s2s * 2 s2p x2 py=2pz * 2py=* 2pz * 2px，F2分子F2 (1s) 2 (* 1s) 2 (2s) 22.2.2激发态的多态分子或原子的多态：强度受适当磁场影响的原子吸收和发育光谱中化合物的谱线数。分子或原子光谱中出现(2s 1)条

10、形光谱。s:系统中电子自旋杨紫数的对数总和。(自旋杨紫数为1/2或-1/2)根据Pauli兼容原理，两个电子在同一轨道上必须进行自旋对。一个是ms 1/2()，另一个是-1/2(表示)分子轨道中的所有电子成对，那么单个状态定义：多个状态(2S 1)为1的分子状态称为单个状态，S。如果其中一个分子的电子被刺激到高能量水平的轨道，被刺激的电子保持自旋方向不变，则S=0，(仍然为0)系统处于发生单重状态。如果受刺激的电子在受刺激时自旋方向发生变化，则不再()或()两个电子不在同一轨道上，不违反pauli原理，自旋杨紫数的总和为S=1，2S 1=3，系统为三重态， T 。(阿尔伯特爱因斯坦，North

11、ern Exposure，成功)这里状态的电子组成和多重状态是决定它火星和质量的两个重要因素。2.2.3激发态的能量，激发态的能量决定激发态物理和化学性质的另一个重要因素。分子各种激发态的能量通常用“态能量水平图”表示。图中，单重态和三重态分别按能量高低顺序(和号码)排列，徐璐其他多状态分别排列。可以看出，S0 -分子的基态能量级比同电子构型的单个发生状态的E高于三重发生状态的能量E。旋转同一电子的斥力小于其他电子之间的斥力，因此与红特规则原子的电子构成必须具有最大的多重状态一致。单个和三个引用状态的能量差异大小取决于相关轨道的空间重叠程度。2.3激发态的产生，方法：放电，电离辐射，化学激发(

12、化学发光)等气体状态的分子有多种方法，但是光化学中常用的方法是分子吸收光而产生的，本节主要讨论光子磁极。2.3.1兰伯特-贝尔定律(兰伯特-比尔)化合物的吸收特性用以下方程式表示：i0 -入射单色光的强度c -采样浓度I -投影光的强度l -采样通过(C为mol单位，L为cm，对数为底数，摩尔消光系数)条件：不使用强度大的光(例如激光)的原因：发光区内的一些分子处于此处，而不是纪宁状态。这个法则不适用。2.3.2 Stank-Einstein定律，光化学早期：Grotthus和Draper提出：“只有被分子吸收的光才能引起光化学变化。”Stark和Einstein用杨紫理论补充了这个定律，并提

13、出：“一个分子吸收光子，就会产生电子的激发态。”一般来说，光化学反射符合这个规律，但用强激光渡边杏。“一个分子连续吸收两个光量子，产生这里的状态。“激发态的生成：基态分子M吸收以H吸收能量的光子，将占轨道的电子跳跃到空轨道上，使电子发生状态M*，M h=M*发生状态M*的能量E*等于吸收的光子能量H。激光的特征：相关性：发射的所有光都有相同的阶段。高单色：因为光学共振腔调整到特定频率后，不同频率的光徐璐干涉。精确的平行性：由于光腔不控制偏离轴的辐射，所以偏离轴的辐射不经几次反射就散射，因此光束发散性小，聚焦小光斑，因此短脉冲激光产生高辐射密度。(109Wcm-2)激光脉冲具有巨大的亮度。能量1J，脉宽1us的“长”脉冲可以减少输出功率1MW的激光脉冲宽度，从而在数量上增加脉冲功率值。纪宁态原子的电子分布原理根据光谱实验结果，总结了元素周期系统和核外电子分布的基本原理。聚合不能存在同一原子中的4个原子数完全相同的电子。每个轨道内最多只能容纳两个自旋方向相反的电子。当能量最低的原理多电子原子处于基态时，不违反Panli，总是先分布在能量低的轨道上，使原子处于能量最低的状态。洪特规则原子在同一子层的