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哪些物质光化学反应

2025-03-12 29

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

  1. 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。
  2. 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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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

  1. 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)。
  2. 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

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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

  1. 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。
  2. 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。

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