光解

光解是指化合物被光分解的化學反應解。光解可以將分子分解成兩個小分子或者兩個自由基。

基本介紹

• 中文名：光解
• 外文名：Photolysis

原理表述

當分子吸收一定量的光，就被活化到激發態。實際上，這並非是唯一可能的過程。由於可見和紫外光區域的光的能量與共價鍵的能量相當，處於同一數量級，所以另外一種可能就是分子分解成兩部分，這個過程即光解過程。

光解可以將分子分解成兩個小分子或者兩個自由基。儘管存在把分子分解成兩個小的離子的可能，但是這種情況卻很少見。一旦光解產生了自由基，除了由於它們處於激發態而導致的差異之外，這樣產生的自由基的性質和通過其它途徑得到的自自由基是一樣的。

發生條件

1.光的能量把分子提高到足夠高的振動動能級，使得其高於E₂曲線的右半部分（圖7.2中的A線）。在這種情況下，激發態的分子在第一振動上分解。

圖7.2

2.即使激發到了一個較低的振動能級，在E2曲線的內部（如V₁或V₂位置）分子也可以分解解，如圖7.2所示，激發態的平衡距離比基態的要大。 Franck-Condon原理則表明電子的躍遷速度比振動的速度快很多（躍遷需要約約10^-15s，振動需要約10^-12s）。於是，當一個電子被突然激發而躍遷，即使是到一個較低的振動能級，原子之間的距離也基本上不變，但是此時該鍵就像一個被壓縮的彈簧，這種情況只有用一種足以使鍵破壞的向外的振動才可解除。

3.有些情況下激發態是全解離的（如圖7.3），也就是說，原子之間的距離使得吸引不再大於排斥，於是共價鍵就會斷裂。例如，氫氣分子的σ→σ*類型躍遷總是導致氫鍵斷裂。

圖7.3

常見反應

【大氣中的光解作用】

大氣中最常見的光解作用有兩種。

第一種是：

O₃ + hν → O₂ + O_1Dλ < 320 nm

臭氧被光分解成了氧分子和一個處於激發態的氧原子 O_1D。這一氧原子會和空氣中的水分子作用而生成氫氧自由基：

O_1D + H₂O → 2OH

自由基為活性較高的原子或原子團，這些氫氧自由基會氧化碳氫化合物，因而有如同清潔劑的效果。

第二種是：　NO₂ + hν → NO + O

這是對流層中的臭氧形成的主要化學作用。

【水在葉綠體中的光解】

H₂O→O₂ （氫元素用來與二氧化碳合成有機物）

光合作用 H₂O+CO₂→（光，葉綠體）O₂+有機物（有機物大部分是澱粉C₆H₁₀O₅）

水的光解在葉綠體進行，在光的作用下分解水並釋放氧氣的過程。最早由英國人希爾證實。這是綠色植物特有的生理現象。