山东理工大学《物理化学(B)II》课程小论文
无处不在的光化学
摘要：光化学是指研究物质因受光照射的作用而产生化学变化及其过程与效应的一门学科。光化学与我们的日常生活息息相关，无处不在，它和人类有着直接的关系，我们的眼睛之所以能够看到东西就是由于入射光引起了视紫红质的光化学变化，甚至植物的光合作用也是由于光化学的作用，但是光化学也有其负面的影响，光化学污染便是是容易被人们忽视的一种光化学污染，特别是现代社会中的玻璃幕墙、磨光大理石、酒店上的广告灯、霓虹灯在现代生活中出现的越来越多，光化学还会对大气环境甚至整个生态圈造成影响，它们都不同程度的影响着我们的生活。本文详细的介绍了光化学的发展历程、光化学反应、生活中的光化学以及光化学污染，带你深入的了解化学中的这一重要分支。
关键词：光化学；发展史；原理；应用；污染 正文
一、光化学的形成与发展历程
最早在18世纪前叶，德国化学家J·H·舒尔兹曾经用粉笔蘸硝酸银溶液，使其暴露在日光下，最终发现粉笔表面变成深红或者是紫蓝颜色，他将粉笔部分溶于硝酸，用水稀释后，再次暴于日光后，还是显现先前的颜色，但加热并不变色，若用黑纸剪字覆盖在瓶上则显出不变色的字迹。随后瑞典化学家舍勒发现氯化银感光变黑而析出了金属银，同时他发现紫光下变黑的速度比其他光线要快。舍勒首次区别了不同颜色的光线具有不同的化学效应。
l782年，J·塞尼巴尔发现不同颜色的光使氯化银变色的时间是不同的。 1801年，德国化学家J·W·里特发现湿的氯化银暴露在太阳光谱下，首先让氯化银变色是紫色部分，红光部分最容易使氯化银变色。
1787年，一位英国人科学家J·罗比森用透过硝酸瓶子的光照射硝酸银，比直接用光使硝酸银变黑的成都要弱。J·B·里希特因此得出结论说，光线通过硝酸被吸收了。1818年，德国化学家T·格罗特斯发表的论文进一步论述了光只有被吸收后才能发生光化学反应。格罗特斯提出了光化学活化原则：只有被物质吸收的光才能产生光化学反应，今称光化学第一定律(格罗特斯-德雷柏定律)。
1854年，本生和他的学生H·E·罗斯科对氢气和氯气的光化学反应作了定量研究，
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对等体积的氢气和氯气混合物用给定强度的光进行照射，通过时间的变量，他们很快发现氯化氢形成的数量与光的强度和光照的时间正比。
1912年，在布拉格，根据普朗克量子论爱因斯坦把他的光化学当量定律运用到了这一领域。爱因斯坦建议表示，经过光化学反应的一个分子吸收了一份能量，则l摩尔吸收的总能量为：U=Nhv。U表示l摩尔吸收的能量，h是普朗克常数(6.62×10-27尔格秒)，N是阿佛伽德罗常数，v是光的频率[1]。
光化学反应在分子动态学的研究中有着非常重要的地位。分子动态学研究是化学研究的前沿，光化学提供了很多有价值的对象供科学家研究，不仅有助于解决光化学反应机制的问题，还推进了分子动态学问题的探索。因此，光化学在化学领域中，不只是简单地提供一种新的控制化学变化能力的方式，也不只涉及一种新的化学反应途径，而是在我们对一些基础的、化学根本性的问题的研究上起到不可估计的重要作用[2]。
光化学的积极研究和快速发展，也丰富和发展了如高分子化学、有机化学、无机化学以及生物化学等以研究实体对象为方式的各种化学分支学科，并为这些学科的进步做出了巨大的贡献。
二、光化学反应
1、光化学反应
只有在光的作用下才能进行的化学反应或由于化学反应产生的激发态粒子在跃迁到基态是能放出光辐射的反应都称为光化学反应[3]。
反应物在吸收一定强度和波长的光能后，光能将分子中的电子由基态激发至激发态，从而进行的化学反应，即光化学反应是指有一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的化学反应。
2、光化学反应特点
根据分子吸收光的波长不同，可以进行选择性反应；吸收光子得到的能量远远超过吸收热量得到的能量分子能量在体系中的分布是非平衡的，这些反应所需要的活化能是靠分子吸收光能提供的，通常以体系的光稳定为动力学模型。
3、光化学反应过程
光化学反应的主要过程基本分为激发态的跃迁（辐射跃迁和非辐射跃迁）、激发态能量转移、光致电子转移、激发态能量转移与电子转移的竞争[4]。
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三、生活中的光化学
光化学可以说是世界上涉及范围最广、产量最大、与人类的生活和物质文明联系最为密切的一类化学。它遍布在我们生活中的各个地方，我们日常所接触到的都多少与光化学有一定的联系[5]。
提到光化学，最先联想到的应该就是光合作用了。光合作用也叫做光能合成作用，植物体利用光合作用生产有机物并贮存为能量，这是整个食物链中生物赖以生存的基础。其中光合作用在农业生产中的应用更是解决了很多问题。通过对光合作用某些条件的改变，提高了光合作用的强度，增加了农作物的产量（例如合理密植、立体种植、适当增加二氧化碳浓度、适当延长光照时间、设立空间电场等）。现在如何调控光合作用的条件来使光合作用的强度增强已经成为现代农业的重大课题[6]。
地球上大气的化学组成以及对大气的辐射情况造成了辐射屏蔽、气候以及激光等现象。例如二氧化氮会在日照下变成激发态的高能态分子，它是氧和碳氢化物链反应的引发剂，甚至氟碳化物的分解与臭氧屏蔽变化都是光化学为基础。
照相技术与光化学更是十分密切。照相光化学是探究在各种不同的光敏材料上，通过光的作用直接地或间接地形成可见影像的一门学科。溴化银感光系统是最为常见的感光系统，它利用了溴化银转变为银的光化学变化。照相机中的软片由于曝光的作用就会生成银，再通过对软片显影，用对苯二酚等还原剂对其进行还原处理，溴化银会进一步的转换为银，潜像充当了还原催化剂的作用，在潜像的部位便生成了影像，最后还要对软片进行定影，然后硫代硫酸钠等相关物质对溴化银进行溶解，这样影像就会在软片上生成了[7]。
光化学负面的影响也很多，光污染就是其中之一。光污染是指损害自然环境，影响
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人类正常生活、工作、休息和娱乐等，损害人的视力，使人体产生不舒服的感觉甚至危害身体健康的各种光。光污染最直接的危害是对人类的视力产生影响，使人的瞳孔缩放的更加频繁，从而使眼部疲劳更严重的会损害视力，黑光灯产生的大量紫外线强度远远高于太阳中的紫外线，并且会对人体造成持续影响，甚至会干扰大脑中枢神经等更为严重的症状。光污染会影响生物的作息时间，造成生物昼夜不分，影响生物体活动问题，严重的会导致生态环境问题，破坏生态平衡。
对大气造成破坏也是光化学的危害之一。污染物在环境中会受到太阳光的照射从而吸收光子，这样会使这些污染物分子处于激发态，之后就会和其他的物质发生进一步的化学反应。举个例子来说，通常所说的光化学烟雾便是因为二氧化氮受到太阳光中紫外线的照射，二氧化碳便会吸收紫外线，从而分解成一氧化氮以及原子态氧的光化学反应。这样就会导致臭氧和其他有机烃化合物生成了过氧乙酰硝酸酯等有害物质。大气污染的原理和简单的光化学烟雾相比更加复杂，它是因为更多地是吸收了太阳光中辐射的能量因此发生了光化学反应，这样的后果就是使污染物成为更加严重的的污染物质，所以造成了更大的污染[8]。
小结：光化学与我们的生活密切相关，我们应该了解光化学，利用光化学，并且要避免光化学带来的危害，使光化学成为我们生活中重要的一部分。
参考文献
[1]郭保章·20世纪化学史·第一版·江西教育出版社·1998 [2]张建成·现代光化学·第一版·化学工业出版社·2006
[3]（英）J.巴尔特洛甫等·宋心琦等·光化学原理·第一版·清华大学出版社·1983 [4]李晔·光化学基础应用·第一版·化学工业出版社·2010 [5]宋心琦·光化学原理及其应用·大学化学·1986·02·1-10 [6]宋长安等·光合作用与应用·中国科技博览·2009·04·176-179 [7]（英）博雷尔·刘后明·光化学入门·第一版·化学工业出版社·1987 [8]（美）马纳汉·孙红文·环境化学·第九版·高等教育出版社·2013
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