光化学反应英文解释翻译、光化学反应的近义词、反义词、例句
英语翻译:
【化】 photochemical reaction
分词翻译:
光的英语翻译:
light; ray; honour; merely; naked; scenery; smooth
【化】 light
【医】 light; phot-; photo-
化学反应的英语翻译:
【化】 chemical reaction
专业解析
光化学反应(Photochemical Reaction)是指物质在光的作用下发生的化学反应。这类反应的本质是分子吸收光子能量后,从基态跃迁至激发态,激发态分子因能量较高、不稳定而发生化学键断裂或重组,从而引发化学反应。其英文对应术语为 "photochemical reaction",其中 "photo-" 表示光,"chemical" 表示化学,"reaction" 表示反应。
以下从几个关键方面详细解释:
一、核心定义与机制
- 光驱动: 反应的发生必须依赖特定波长光的照射(通常是紫外光或可见光)。光提供了引发反应所需的能量。
- 吸收光子: 反应物分子(称为发色团)吸收一个光子(hν),其电子从基态(S₀)跃迁到能量更高的单重激发态(S₁)或三重激发态(T₁)。该过程遵循Stark-Einstein光化学当量定律:一个光子活化一个分子。
- 激发态反应: 处于激发态的分子具有更高的反应活性,可能发生基态分子难以进行的反应路径,如键断裂(光解)、异构化、加成、电子转移等。
- 光物理过程竞争: 激发态分子也可能通过辐射(荧光、磷光)或无辐射(内转换、系间窜越)过程失活回到基态,而不发生化学反应。光化学反应效率取决于化学反应路径与这些光物理失活路径的竞争。
二、与热化学反应的区别
- 能量来源: 光化学反应的能量直接来源于光能;热化学反应的能量来源于环境热能(温度)。
- 活化能: 光化学反应通过吸收光子使分子达到激发态来克服活化能垒;热化学反应通过分子碰撞获得足够动能来克服活化能垒。
- 温度依赖性: 光化学反应速率对温度变化相对不敏感(主要取决于光强和波长);热化学反应速率随温度升高显著加快(遵循阿伦尼乌斯方程)。
- 反应路径: 光激发常能产生高能量的中间体(如自由基、卡宾),导致独特的反应产物或立体选择性,这些在热反应中可能难以实现。
三、重要类型与实例
- 光解离: 分子吸收光后断裂化学键。例如:氯气(Cl₂)在光照下解离成氯原子(Cl·),引发链式反应(如甲烷氯化)。
- 光异构化: 分子吸收光后结构发生改变。例如:视黄醛在视网膜中的顺反异构化是视觉过程的关键步骤。
- 光二聚: 两个分子(常为烯烃)吸收光后结合成环状二聚体。例如:胸腺嘧啶二聚体的形成是DNA紫外损伤的主要形式。
- 光氧化还原反应: 涉及电子转移的光化学反应。激发态分子可以是强氧化剂或强还原剂。例如:光合作用中光系统II的水氧化和光系统I的NADP⁺还原;光催化有机合成。
- 光敏化反应: 光敏剂(Sens)吸收光被激发,然后将能量或电子转移给底物(A),使底物发生反应,而光敏剂自身回到基态可循环使用。公式可表示为:
$$
text{Sens} + h
u rightarrow text{Sens}^
$$
$$
text{Sens}^ + text{A} rightarrow text{Sens} + text{A}^ quad (text{能量转移}) quad text{或} quad text{Sens}^ + text{A} rightarrow text{Sens}^{bullet+} + text{A}^{bullet-} quad (text{电子转移})
$$
$$
text{A}^* text{或} text{A}^{bullet pm} rightarrow text{产物}
$$
四、应用领域
- 自然界: 光合作用(将光能转化为化学能)、维生素D合成、视觉过程。
- 大气化学: 臭氧层形成与破坏(如CFCs光解)、光化学烟雾形成(NO₂光解是关键引发步骤)。
- 合成化学: 光催化有机合成(构建复杂分子)、光聚合。
- 材料科学: 光致变色材料、光刻胶。
- 医学与生物学: 光动力疗法(利用光敏剂和光产生活性氧杀伤细胞)、光控药物释放。
权威参考来源:
- 国际纯粹与应用化学联合会 (IUPAC) - 光化学术语汇编 (Glossary of Terms used in Photochemistry): 提供光化学领域标准术语和定义的权威指南。 (来源: IUPAC | https://doi.org/10.1351/goldbook.P04588 )
- 《现代物理化学》(Modern Physical Organic Chemistry) - Anslyn & Dougherty: 经典教材,包含对光化学基本原理和激发态化学的清晰阐述。 (来源: Anslyn, E. V., & Dougherty, D. A. (2006). Modern Physical Organic Chemistry. University Science Books.)
- 中国科学院化学研究所 - 光化学实验室简介与研究: 展示国内顶尖研究机构在光化学基础与应用研究方面的进展(如光催化、太阳能转化)。 (来源: 中国科学院化学研究所 | http://www.iccas.ac.cn - 需在其网站内搜索相关实验室或研究方向)
- 《光化学与光生物学》(Photochemical & Photobiological Sciences) - 期刊: 英国皇家化学学会(RSC)出版的国际期刊,涵盖光化学基础研究及应用的最新成果。 (来源: Royal Society of Chemistry | https://www.rsc.org/journals-books-databases/about-journals/photochemical-photobiological-sciences/ )
网络扩展解释
光化学反应,又称光化作用,是指物质在可见光或紫外线照射下吸收光能后引发的化学反应。其核心原理是分子吸收光子形成激发态,进而引发后续反应。以下是详细解释:
一、基本原理
-
激发态形成
分子吸收光子后,电子发生能级跃迁,形成不稳定的激发态(A),公式为:
$$
A + h
u rightarrow A^
$$
这是反应的起始步骤。
-
后续反应路径
- 离解:激发态分子分解为新物质(如 ( A^* rightarrow C_1 + C_2 + dots ))。
- 与其他分子反应:激发态分子与B反应生成新产物(如 ( A^* + B rightarrow D_1 + D_2 + dots ))。
- 能量释放:通过发光(荧光/磷光)或与惰性分子碰撞失去活性。
二、主要类型
-
光合作用
绿色植物利用光能将二氧化碳和水转化为有机物(如碳水化合物),是自然界最重要的光化学反应。
-
光解作用
分子吸收光能后分解,例如高层大气中氧气(( O_2 ))吸收紫外线分解为氧原子(( O ))。
三、实际应用与实例
- 环境污染:光化学烟雾的形成始于 ( NO_2 ) 在紫外线下的分解,生成 ( NO ) 和原子氧(( O )),后续反应产生臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等有毒物质。
- 工业合成:光催化连续流反应器可实现节能、绿色的化学合成,如药物中间体的放大生产。
四、与热反应的对比
光化学反应依赖光子能量激发分子,可在常温下进行;而热反应需通过分子碰撞获取活化能,通常需要高温。
如需进一步了解光化学反应的量子效率或具体应用案例,可参考权威化学教材或专业文献。
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