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“光”的作用

发布时间:2023-05-18 16:35:33      点击次数:200

“踮起脚尖,就更靠近太阳”,这句歌词写得很好。大地上的一切都受到阳光的普照,接受太阳的温暖和馈赠,太阳不仅能给人光明、照亮大地,能提供能量、给人温暖。

    家里阳台上养了一些花,休息的时候总是喜欢打量它们。发现不同的花长势不同,请教后才明白不同种类的花需要的光照时长不一样;即使同种花,放在不同的地方生长速度也相差很大,着实让我体会到阳光对花也尤为重要。

    阳光普照,万物生长。本质上看都是化学变化引起的物理变化,那么光在化学变化中能起到啥作用呢?我们最先知道的就是“光合作用”了,一类是光合作用,如绿色植物使二氧化碳和水在日光照射下,借植物叶绿素的帮助,吸收光能,合成碳水化合物。在太阳光的作用下,植物能吸收二氧化碳,放出氧气。纯天然的制氧,提供最基础的绿色和环保。

    光在化学反应中作为催化剂或催化媒介被使用的较多。如金属参与的光化学反应中,带隙较宽的金属,能很好吸收光子,将光子转化成电子,电子通过空轨道进行单电子转移,促进化学键的断裂或重新组合,再通过金属的氧化加成和还原消除,发生电子的传递,从而实现整个催化循环闭合过程。

    提到光化学反应,我们也会想到基态和激发态等概念。通常基态分子的化学行为主要依赖于其最弱束缚电子的性质,而对处于激发态的分子来说,由于其内能和分子电子密度分布与基态分子完全不同,因此其化学性质与基态分子相比有很大的差异。

    光化学反应可引起重排、环合、化合、分解、消除、电离、氧化还原等过程。当分子吸收的光子能量大于其化学键的解离能时,在光作用下,化学键断裂,分子就会直接离解。这一类是光分解作用,在紫外光照射下,物质的分子在吸收光子后引发的化学反应。如高层大气中分子氧吸收紫外线分解为原子氧;染料在空气中的褪色,胶片的感光作用等。

    随着现代工业的发展,环境中累积了大量的持久性有机污染物,在某些地方也影响了人们的生产和生活,并严重威胁着人们的健康。因此,开发新型的方法用来降解有机污染物,显得尤为重要。

    怎样利用光的分解作用降解环境中的污染物呢?可以从化学仪器出发,研制光强更集中、体积更小的光反应仪;设计性能优异的多金属催化剂,联合过氧化物氧化剂,在紫外光作用下产生强氧化性自由基;利用特定结构的催化剂,增加光照作用位点;通过链引发、引起链传递和重排,将难以降解的短链片段进一步降解;利用生物质作为辅助降解剂,实现绿色降解的目的。

    光作为可再生资源,不仅能被用来净化环境,还能作为资源被利用。我们需要从微观上理解光作用的原理,再从宏观上将光能转化为其他的能源,为生产和生活所利用。

    我们熟知的太阳能电池、太阳能热水器都早已投产使用,在这个大家都关注新能源汽车的时代能否将太阳能汽车实现量产,需要光电领域的科研工作者付出更艰辛的努力,相信在不久的将来一定会实现。



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