中学化学中涉及的光化反应，本文主要内容关键词为：中学化学论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
所谓光化反应是指物质在光线照射下发生的一系列化学反应。在光化反应中，被吸收的光是诱发反应的必要条件，当光的吸收被阻止或受到削弱后，光化反应就会中止或变弱。中学化学涉及到不少光化反应的知识，如硝酸、氯水等的光照分解，氯气与甲烷、氢气在光照下发生反应等都属于光化反应。
一、光化学反应的特点
相对于通常的化学反应（称之为热化学反应），光化学反应具有如下的特征和规律。
（1）热化学反应所需的活化能，来自反应物分子的热碰撞。而光化学反应则来源于辐射的光子能量。
（2）恒温恒压下，热化学反应总是使体系的自由焓降低，但许多光化学反应体系的自由焓是增加的，如在光的作用下氧转变为臭氧、氨的分解及光合作用等都是自由焓增加的反应。
（3）热化学反应的速率受温度影响较大，而光化学反应受温度影响较小，有时甚至与温度无关。例如，荧光的出现是由于一种蛋白质的衍生物荧光素在空气中起氧化作用而产生的，与温度无关。
二、光化学反应的类型
（1）光分解反应：这是指化合物吸收一定的光能的分解反应，如KMnO[，4]、AgBr、HNO[，3]、氯水等物质在光照条件下会发生光分解反应。此外，变色玻璃、变色镜之所以能随着光线的强弱不同而变色，也是与光分解（及化合）反应有关。因为上述物质中都有溴化银（还有微量的CuO做光敏剂），当光照射时，玻璃中的溴化银会分解产生银原子，银原子吸收可见光区的光线，当银原子聚集到一定数量时，吸收变得十分明显，于是无色透明的玻璃就会变成灰黑色，从而使透过的光线变得柔和且有阴凉感。当光线强度变弱时，又会发生变化：
从而使玻璃又变成无色。
（2）光化合反应：指光照诱发的化合反应。如氯气与氢气在暗处混合是安全的。但将混合物曝光，则迅猛化合而爆炸。这是因为此时发生了一个光化学反应，其原理如下：
（3）光合反应：地球上最重要的光化学反应是光合反应：
该反应形式简单，但意义重大，因为它将简单的物质转换为重要的有机物——碳水化合物，实现了物质间的转换，同时它将太阳能转化为化学能储藏起来。因为有了这个反应植物才能生长，动物才能获得食物和燃料。科学家们设想，如果能做到可控地人工诱发该反应的话，那么什么温室效应，什么粮食短缺都将成为历史。光合反应发生在植物的活细胞内，其中叶绿素能吸收光能，起着感光剂的作用。
（4）光取代反应：有机化学反应中，在光照下能发生许多反应，如甲烷与氯气的取代反应。此外有许多有机反应，光照条件下的反应与非光照条件下的反应产物不同。如甲苯与氯气在光照条件下发生的是侧链上的游离基取代反应，而在铁催化的条件下混合发生的是苯环上的离子型亲电取代反应。
（5）激光化学反应：激光是一种具有高强度和高单色性特点的光，在诱发化学反应的过程中具有高度的选择性，因为用特定频率的激光照射反应物分子时，只可使其中具有相近频率的化学键发生共振而激活，导致键的破坏，而不会触动分子中其他的化学键，故可用于在常温下制取用普通方法无法制得的物质。如苯胺的激光合成为：
而如果用热化学方法制备，即使在高温高压下也是难于进行的。
激光化学技术应用于制药工业，不仅能加速药物的合成，而且又可把不需要的副产品剔在一旁，使得某些药物变得更安全可靠，价格也可降低一些。
三、几种重要的自发中进行的光化学反应
（1）实验室药品存放中的光化学反应
实验室中有不少药品受光照射会发生光化学反应而变质，如硝酸、硝酸银、卤化银、氯水、高锰酸钾等。因此保存这类药品时应注意避光保存，即存放在棕色试剂瓶中，并放置于阴暗处。
（2）与环境变化相关的光化学反应
①温室效应与光化学反应：在对流层中存在着大量的CO[，2]，几乎不吸收太阳的短波辐射，但能强烈地吸收地面红外热辐射而进行相应的光化反应：
从而将地球辐射到太空的能量保留下来，而生成的CO[，2][*]不稳定，它会自发地以热能形式放出所获得的能量，这相当于人睡觉时所盖的被子，维持了地球的热平衡。但近几十年来，人类生活和工业生产排放出大量的CO[，2]，影响了上述热平衡，使得地球辐射的能量被过多地保留下来，导致“温室效应”的产生。
②臭氧层空洞与光化学反应：平流层中虽然空气稀薄，但却进行着一类事关地球生物生命安全的重要反应：臭氧层的形成与太阳光中紫外线的吸收。首先，
这样就使得平流层中含有约百万分之十的O[，3]。但臭氧不稳定，它分解的方式之一是吸收太阳光中的紫外线而分解：
近几十年来，由于人类活动向大气中排放出大量的致冷剂（如氟里昂）、氮的氧化物等，这些物质能催化臭氧的分解，从而导致“臭氧空洞”的形成。如氟里昂进入大气层后，在太阳紫外线作用下光解出Cl·：
由于Cl·可反复与臭氧反应（相当于催化剂）使其不断转化为氧气（一个氯原子甚至可以使十万个O[，3]遭到破坏），从而使臭氧的含量急剧减少。
③光化学烟雾形成与光化学反应：所谓光化学烟雾是指在光的诱发下，氮氧化物、碳氢化合物、空气发生一系列复杂的反应，从而形成具有刺激性的浅蓝色烟雾，这种雾能直接损伤树林庄稼、腐蚀金属等，还能强烈地刺激眼睛和上呼吸道，使人流泪、眼红、呼吸困难并可能诱发其他疾病。光化学反应之一的过程如下：
反应中氮的氧化物起着催化作用，导致大量臭氧（光化学烟雾的主要成分）的形成。
（3）生活物品使用中的光化学反应
不少生活物品受光照射时，也能发生光化学反应，如橡胶制品、塑料制品的老化、植物油的变质等，都与光化学反应有关。因此，我们穿的各种运动鞋、靴子及其他橡胶制品、塑料制品均应避免强光的照射。