光化學的基本原理與應用范圍

　　光化學是研究光與物質相互作用所引起的長久性化學效應的化學分支學科。以下是對光化學基本原理與應用范圍的詳細闡述：

　　一、基本原理

　　1.定義：

　　C.H.Wells認為，光化學研究的是“吸收了紫外光或可見光的分子所經歷的化學行為和物理過程”。

　　N.J.Turro則認為“光化學研究的是電子激發態分子的化學行為和物理過程”。

　　由于電子激發態通常由分子吸收紫外光或可見光形成，所以上述兩種定義的實質是一樣的。

　　2.光化學過程：

　　物質在可見光或紫外線的照射下，分子吸收光子使電子激發，由基態提升到激發態，從而引發化學反應。

　　光化學過程可分為初級過程和次級過程。初級過程是分子吸收光子使電子激發，分子由基態提升到激發態，激發態分子的壽命一般較短。光化學主要與低激發態有關，激發態分子可能發生解離或與相鄰的分子反應，也可能過渡到一個新的激發態上去，這些都屬于初級過程，其后發生的任何過程均稱為次級過程。

　　分子處于激發態時，由于電子激發可引起分子中價鍵結合方式的改變，使得激發態分子的幾何構型、酸度、顏色、反應活性或反應機理可能和基態時有很大的差別，因此光化學反應比熱化學反應更加豐富多彩。

　　3.重要定律：

　　光化活性原理（光化第一定律）：僅被物質吸收的光才能引起光化反應。該定律在生物的光化反應上也是成立的，如視覺中暗適應周圍視覺的相對光譜亮度曲線與視紫紅質的吸收波譜相一致，光合作用波譜與葉綠素之類的吸收波譜甚相對應等。

　　Einstein光化當量定律：在初級光化學反應過程中，被活化的分子數（或原子數）等于吸收光的量子數，或者說分子對光的吸收是單光子過程（電子激發態分子壽命很短，吸收第二個分子的幾率很?。?，即光化學反應的初級過程是由分子吸收光子開始的。
 

　　二、應用范圍

　　1.合成化學：光化學反應已經廣泛用于合成化學，由于吸收給定波長的光子往往是分子中某個基團的性質，所以該反應提供了使分子中某特定位置發生反應的最佳手段，對于那些熱化學反應缺乏選擇性或反應物可能被破壞的體系，該反應更為可貴。

　　2.環境保護：大氣污染過程包含著極其豐富而復雜的光化學過程，例如氟利昂等氟碳化物在高空大氣中光解產物可能破壞臭氧層，產生臭氧層“空洞”。同時，該反應也在環保領域發揮著積極作用，如利用該反應原理進行廢水、廢物處理中的光降解等。

　　3.能源轉化：在能源轉化領域，該反應是一種能夠轉化光能為化學能的過程，為太陽能的利用提供了新的途徑。通過研究光催化劑和光反應體系，可開發有效的光催化材料，用于光解水產生氫氣、光催化二氧化碳還原制備燃料等新能源領域，推動可再生能源的發展。

　　4.醫藥制造：在醫藥制造領域，該反應儀在活物成分的合成、靶向藥物的合成、抗體藥物的合成以及復雜天然產物的合成中發揮著關鍵作用。該反應器通過光能激發催化劑表面的電子，促進藥物分子的合成，例如合成各種抗癌藥物、抗生素等。

　　5.信息技術：光化學在信息的影像記錄、光刻技術和該反應表面涂層等領域也有廣泛應用。例如，銀鹽照相、重氮鹽照相、電子照相、感熱照相和復印等感光技術都和光化學緊密相關。

　　光化學的基本原理揭示了光與物質相互作用的化學效應，而該反應的廣泛應用則展示了其在多個領域中的重要性和價值。隨著科學技術的不斷發展，光化學將在更多領域發揮重要作用，為人類社會的進步和發展做出更大貢獻。