环境光化学基础论述.pdf

第二章 环境光化学基础 在讨论环境中所发生的光化学过程之前，有必要了解光化学的一些基本概念、定律、 原理，以及它们在环境化学中的实际表达形式和运用情况。本章就介绍环境光化学的基础 知识。 第一节 基本概念与原理 一、光的能量 1．光的能量 一个光子的能量(E)可表示为： 　　 E＝hν＝hc/λ　 式中：h 为 Planck 常数(6.626×10-34 Js 光量子－1)，ν为光的频率(s-1)，c 为光速(2.9979×108 m s-1)，λ为光的波长(在紫外光和可见光的范围内，波长通常用 nm 表示，1nm=10－9m)。 一摩尔光子通常定义为一个 einstein，1 einstein 波长为λ的光子的能量为： 　　 E＝Nhν＝Nhc/λ＝6.02×1023 hc/λ 式中：N 为 Avogadro 常数(6.02×1023/mol)。 红外、可见与紫外光的能量可见表 2.1。 表 2.1 电磁辐射典型波长、频率、波数和能量范围[1] 电磁辐射 典型的波长或范围 典型的频率范围ν 典型的波数范围ω 典型的能量范围 (nm) (s-1) (cm-1) (kJ einstein－1) 无线电波 ～108－1013 ～3×104-3×109 10-6-0.1 ～10-3-10-8 微波 ～107-108 ～3×109-3×1010 0.1-1 ～10-2-10-3 远红外 ～105-107 ～3×1010-3×1012 1-100 ～10-2-1 近红外 ～103-105 ～3×1012-3×1014 102-104 ～1-102 可见 红 700 4.3×1014 1.4×104 1.7×102 橙 620 4.8×1014 1.6×104 1.9×102 黄 580 5.2×1014 1.7×104 2.1×102 绿 530 5.7×1014 1.9×104 2.3×102 蓝 470 6.4×1014 2.1×104 2.5×102 紫 420 7.1×1014 2.4×104 2.8×102 近紫外 400-200 (7.5-15.0)×1014 (2.5-5)×104 (3.0-6.0)×102 真空紫外 200-50 (1.5-6.0)×1014 (5-20)×104 (6.0-24)×102 X射线 50-0.1 (0.6-300)×1016 (0.2-100)×106 103-106 γ射线 ≤0.1 3×1018 ≥108 106 9 能量单位之间的关系见表 2.2。 表 2.2 常用能量单位之间的关系 (kJ mol-1) × 0.2930 = kcal mol-1 (cm-1) ×1.196×10-2 = kJ mol-1 × 0.0104 = eV ×2.859×10-3 = kcal mol-1 × 83.59 = cm-1 ×1.240×10-4 = eV (kcal m