“踮起腳尖,就更靠近太陽”,這句歌詞寫得很好。大地上的一切都受到陽光的普照,接受太陽的溫暖和饋贈(zèng),太陽不僅能給人光明、照亮大地,能提供能量、給人溫暖。
家里陽臺(tái)上養(yǎng)了一些花,休息的時(shí)候總是喜歡打量它們。發(fā)現(xiàn)不同的花長勢(shì)不同,請(qǐng)教后才明白不同種類的花需要的光照時(shí)長不一樣;即使同種花,放在不同的地方生長速度也相差很大,著實(shí)讓我體會(huì)到陽光對(duì)花也尤為重要。
陽光普照,萬物生長。本質(zhì)上看都是化學(xué)變化引起的物理變化,那么光在化學(xué)變化中能起到啥作用呢?我們最先知道的就是“光合作用”了,一類是光合作用,如綠色植物使二氧化碳和水在日光照射下,借植物葉綠素的幫助,吸收光能,合成碳水化合物。在太陽光的作用下,植物能吸收二氧化碳,放出氧氣。純天然的制氧,提供最基礎(chǔ)的綠色和環(huán)保。
光在化學(xué)反應(yīng)中作為催化劑或催化媒介被使用的較多。如金屬參與的光化學(xué)反應(yīng)中,帶隙較寬的金屬,能很好吸收光子,將光子轉(zhuǎn)化成電子,電子通過空軌道進(jìn)行單電子轉(zhuǎn)移,促進(jìn)化學(xué)鍵的斷裂或重新組合,再通過金屬的氧化加成和還原消除,發(fā)生電子的傳遞,從而實(shí)現(xiàn)整個(gè)催化循環(huán)閉合過程。
提到光化學(xué)反應(yīng),我們也會(huì)想到基態(tài)和激發(fā)態(tài)等概念。通?;鶓B(tài)分子的化學(xué)行為主要依賴于其最弱束縛電子的性質(zhì),而對(duì)處于激發(fā)態(tài)的分子來說,由于其內(nèi)能和分子電子密度分布與基態(tài)分子完全不同,因此其化學(xué)性質(zhì)與基態(tài)分子相比有很大的差異。
光化學(xué)反應(yīng)可引起重排、環(huán)合、化合、分解、消除、電離、氧化還原等過程。當(dāng)分子吸收的光子能量大于其化學(xué)鍵的解離能時(shí),在光作用下,化學(xué)鍵斷裂,分子就會(huì)直接離解。這一類是光分解作用,在紫外光照射下,物質(zhì)的分子在吸收光子后引發(fā)的化學(xué)反應(yīng)。如高層大氣中分子氧吸收紫外線分解為原子氧;染料在空氣中的褪色,膠片的感光作用等。
隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展,環(huán)境中累積了大量的持久性有機(jī)污染物,在某些地方也影響了人們的生產(chǎn)和生活,并嚴(yán)重威脅著人們的健康。因此,開發(fā)新型的方法用來降解有機(jī)污染物,顯得尤為重要。
怎樣利用光的分解作用降解環(huán)境中的污染物呢?可以從化學(xué)儀器出發(fā),研制光強(qiáng)更集中、體積更小的光反應(yīng)儀;設(shè)計(jì)性能優(yōu)異的多金屬催化劑,聯(lián)合過氧化物氧化劑,在紫外光作用下產(chǎn)生強(qiáng)氧化性自由基;利用特定結(jié)構(gòu)的催化劑,增加光照作用位點(diǎn);通過鏈引發(fā)、引起鏈傳遞和重排,將難以降解的短鏈片段進(jìn)一步降解;利用生物質(zhì)作為輔助降解劑,實(shí)現(xiàn)綠色降解的目的。
光作為可再生資源,不僅能被用來凈化環(huán)境,還能作為資源被利用。我們需要從微觀上理解光作用的原理,再從宏觀上將光能轉(zhuǎn)化為其他的能源,為生產(chǎn)和生活所利用。
我們熟知的太陽能電池、太陽能熱水器都早已投產(chǎn)使用,在這個(gè)大家都關(guān)注新能源汽車的時(shí)代能否將太陽能汽車實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),需要光電領(lǐng)域的科研工作者付出更艱辛的努力,相信在不久的將來一定會(huì)實(shí)現(xiàn)。
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