以下是参与或影响光化学反应的主要物质分类及作用说明:
一、大气污染物
- 氮氧化物(NOx)与挥发性有机化合物(VOCs)
- 它们是近地面臭氧生成的主要前体物,在阳光照射下通过光解和链式反应生成臭氧,形成光化学烟雾。
- 代表物质:汽车尾气中的NO₂、工业排放的烃类(如烷烃、烯烃)等。
- 氟氯甲烷类化合物(CFCs)
- 破坏臭氧层的关键物质,在紫外线作用下分解出氯自由基,引发臭氧分解链式反应。
二、有机化合物
- 羰基化合物
- 如醛、酮类物质,可发生诺瑞什I型(α位断裂)和II型(分子内氢转移)光解反应,生成自由基或小分子产物。
- 烯烃
- 在紫外光或可见光激发下可发生顺反异构化、环加成及重排反应。例如视黄醛的异构化是视觉成像的关键步骤。
- 多环芳烃(PAHs)
- 在紫外光下发生光解或氧化,生成活性中间体,参与大气二次污染物形成。
三、光敏物质
- 天然光敏物质
- 植物源:无花果、竹枝寄生虫等;动物源:泥螺等。
- 工业品:荧光增白剂、染料(如美蓝)、部分香料(如佛手柑油)。
- 药物与化学品
- 磺胺类、四环素等药物,以及补骨脂素类化合物,接触日光后易引发光敏性皮炎。
四、光化学反应中的辅助物质
- 光催化剂/光敏剂
- 如钌配合物(Ru(bpy)₃²⁺),吸收可见光后激发底物或直接参与反应,提升反应效率。
- 自由基引发剂
- 如亚硝酸酯(光解产生自由基)、过氧化物等,常用于链式反应启动。
- 溶剂
- 四氯化碳(CCl₄)是光解反应常用溶剂,因其惰性且能稳定自由基中间体。
五、大气中的活性成分
- 臭氧(O₃)
- 既是光化学反应的产物(近地面),也是平流层吸收紫外线的关键物质。
- 羟基自由基(·OH)
- 大气中重要的氧化剂,由水蒸气光解或臭氧与VOCs反应生成,驱动污染物降解。
六、其他特殊物质
- 二氧化硫(SO₂)与一氧化碳(CO)
参与大气光化学循环,如SO₂氧化生成硫酸盐气溶胶,CO与·OH反应生成CO₂。
以上物质通过吸收光子能量(紫外至可见光)进入激发态,引发键断裂、异构化或电子转移等反应,对大气环境、生态健康及工业合成均有深远影响。更多具体反应机制和物质清单可参考光化学研究文献或专业数据库。