Реферат по физической химии на тему Фотохимия. Природа и свойства электронно-возбужденных состояний.

Введение

Актуальность темы. Фотохимические реакции протекают под действием света. Молекула при поглощении кванта света переходит из основного электронного состояния в одно из возбуждённых состояний. Возбуждённые состояния молекул имеют отличную от основного состояния электронную структуру и, как правило, более высокую реакционную способность. Возбуждённые молекулы вступают в химические реакции, первичные продукты которых (ионы, радикалы, изомеры) чаще всего оказываются нестабильными. Конечные продукты фотохимических реакций образуются в результате обычных термических реакций, которые протекают либо непосредственно с участием первичных частиц, либо как ряд последовательных химических превращений. Основная характеристика фотохимических реакций – квантовый выход, который определяется отношением количества образующихся молекул продукта фотохимических реакций к числу поглощённых исходным веществом квантов света.
Использование достижений квантовой химии, спектроскопии, химической кинетики, а также появление новых экспериментальных методов исследования, в первую очередь методов изучения очень быстрых процессов и короткоживущих промежуточных веществ, позволило развить детальные представления о законах взаимодействия фотонов с атомами и молекулами, природе возбужденных электронных состояний молекул, механизмах фотофизических и фотохимических процессов. Фотохимические реакции протекают, как правило, из возбужденных электронных состояний молекул, образующихся при поглощении фотона молекулой, находящейся в основном (стабильном) электронном состоянии.
Электронно-возбужденные состояния в фотохимии играют огромную роль. Молекула в возбужденном состоянии обладает большей энергией и иным распределением электронов, чем в основном, поэтому должна являться более реакционноспособной. Однако реакционноспособными могут оказаться возбужденные молекулы, находящиеся только в синглетном или только триплетном состоянии, а также молекулы, находящиеся на высоких колебательных уровнях основного состояния.
Цель работы – рассмотреть электронно-возбужденные состояния в фотохимических процессах.
Объект исследования: электронно-возбужденные состояния в фотохимических процессах.
Предмет исследования: фотохимические реакции и электронные переходы.
Задачи работы:
- рассмотреть особенности фотохимических реакций;
- проанализировать свойства электронно-возбужденных состояний.
Методы исследования: литературный анализ, теоретические исследования в области фотохимии.


1. Фотохимические реакции
1.1 Особенности фотохимических реакций

«Механизмы в фотохимии в основном интерпретируются с точки зрения различных поверхностей потенциальной энергии (ППЭ), которые доступны молекуле после возбуждения светом, прежде чем она вернется в основное электронное состояние и либо к исходной, либо к другой молекулярной геометрии» . Различные ППЭ соответствуют различным электронным состояниям, которые обычно изменяют свой электронный характер и могут пересекаться различными способами, как показано на рисунке 1.
После возбуждения путем поглощения фотона с энергией hν, ядерная волновая функция переходит из основного электронного и ядерного состояния в яркое возбужденное состояние, создавая тем самым волновой пакет, эволюционирующий во времени. Эта временная эволюция возникает потому, что, как правило, силы, которым подвергается молекула в возбужденном состоянии, отличаются от сил в основном состоянии, или, проще говоря, потому что положение минимумов основного и возбужденного состояний не совпадает.