光化學反應儀發展成為一種具有*時間分辨率的光譜新技術——微微秒激光光譜。目前 ,這種光譜新技術尚處于不斷發展 ,逐步完善的階段 ,但它在揭示許多化學現象的微觀景像方面 ,已取得了一系列令人鼓舞的實驗結果 ,受到了化學家、物理學家和生物學家的普遍重視 本文特將這一新技術作一簡要介紹。
工作原理微微秒激光光譜是在“閃光光譜”方法的基礎上發展起來的。時間分解的閃光光譜 ,成了宏觀化學動力學和微觀化學動力學之間的橋梁。
科學背景化學是創造新物質的科學,合成化學是人類認識物質和創造物質的重要途徑與手段。隨著各種高新技術和產業的發展,人類對物質的功能不斷提出新的要求,合成化學的突破和新物種的出現將極大地推動科學發展和社會進步。傳統的化學是分子處于基態發生的化學,而光化學是研究分子和原子電子激發態的化學,它所涉及光的波長范圍通常為100—1 000納米,即由深紫外至近紅外波段。激發態分子的電子轉移、能量傳遞和化學轉換廣泛存在于多種光化學、光物理和光生物過程中,電子激發態分子的性質和光化學反應儀機理、動力學過程往往與基態分子不同,研究激發態分子的性質和變化規律具有重要的科學意義和應用價值。隨著光化學理論的建立和光化學研究技術的發展,近紫外和可見光區的光化學和光物理研究得到快速發展,光化學在合成化學、材料科學、信息科學、能源科學、生命科學以及環境科學等領域發揮了很大作用。但由于缺乏光源,有關深紫外區域的光化學研究工作開展得非常少。只有吸收光的分子才能發生光化學反應儀,這是光化學*定律。迄今為止,化學家們已合成3 000多萬個化合物,其中在紫外和可見光區有吸收的化合物不到總量的10%。
化學平衡是化學熱力學的核心內容。由于該部分內容的重要性,它被貫穿于高中化學、本科生無機化學和物理化學的教學中。然而,由于現有教科書缺乏關于光化學反應儀平衡特殊性的總結,并缺失相應的教學內,導致學生在面對光化學反應儀的化學平衡問題時,往往會得出錯誤的結果。光化學反應儀是一類特殊的光化學反應儀,它泛指吸收光能才能實際發生的光化學反應儀。
該類反應的平衡與一般光化學反應儀(稱為熱光化學反應儀)的平衡相比有其*的規律。筆者認為,將光化學反應儀平衡的特殊性納入物理化學的教學內容是必要的。通過學習討論其特殊性,不僅可使光化學反應儀平衡知識模塊完整化,更有利于學生在物理化學學習中形成以吉布斯判據為核心的化學熱力學知識框架結構,將其融會貫通。1光化學反應儀平衡常數的推導在定溫、定壓下,ΔrGm(T,p)>0的光化學反應儀不能自發進行。但是,當環境對反應系統以合適的方式做非體積功,并達到ΔrGm(T,p)<W'時,該反應可按不可逆方式進行。光化學反應儀只有在接受光的條件下才能實際發生。為確認反應接受光就是接受非體積功,有必要首先對光能的屬性進行討論。
