UV光固化的基础:光化学反应


光化学反应又称光化作用,是指物质由于光的作用而引起的化学反应,即物质在可见光或紫外线的照射下吸收光能而发生的化学反应。其范围很广,可以是化合、分解、电离、氧化、还原等化学反应。主要有光合作用和光解作用两种。光化学反应的基本过程是光子的吸收、电子的激发、电子的返回和化学反应。当一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子时,即受到光源的照射,会进入激发态,然后引起与其它物质发生的化学反应。

一、光化学反应原理

在自然环境中,光化学反应主要是因为受到阳光照射的激发,当物质吸收到光源中的光子时,这些物质分子会进入特定的电子激发态,进而引发与其他物质之间的化学反应。

光化学反应是一种由物质分子吸收光子所触发的化学过程。在这些反应中,当分子吸收了特定波长的光子后,其内部的电子会从较低的能级跃迁到较高的能级,从而进入一种不稳定的状态,即激发态。一旦分子达到这种激发态,它们可能会进一步发生离解或引发其他化学反应。

一般光化学过程的基本反应过程简单表达为:

(1)初始分子(A)在吸收光子(hv)的能量后,引发反应产生激发态分子(A*);

(2)当这个激发态分子(A*)达到足够的能量状态时,会离解产生多种新的物质(C1,C2…);

(3)激发态分子A*与其它分子(B)发生化学反应产生新物质(D1,D2…);

(4)激发态分子A*失去能量后返回到其原始状态(A)同时释放出光能(荧光或磷光);

(5)激发态分子A*与其它化学惰性分子(M)发生碰撞而导致它失去激发态的活性,从而回到稳定的基态。

反应(1)是诱导反应,在这个阶段分子或原子吸收光子,进而形成激发态A*。为了使这一反应(1)成功进行,所吸收的光子能量必须与分子或原子的电子能级差的能量相匹配或相适应。

当物质分子的电子能级差值较大时,它们通常需要吸收高能量的光才能将价电子激发到高能态。这种高能量的光通常来自远紫外光、紫外光以及可见光中的高能部分。因此,只有当光的波长小于700nm时,才有可能诱导光化学反应。

当分子被激发至高能态时,它们的活性会显著增强,从而可能引发一系列复杂的反应,包括(2)至(4)所述的反应。其中,反应(2)和(3)是两种由激发态分子引起的化学反应形式。其中反应(2)在大气中的光化学反应中最常见的一种,因为它能导致激发态分子离解成两个以上的分子、原子或自由基,从而促使大气中的悬浮物发生转化或迁移。而反应(4)和(5)则是激发态分子失去能量的两种常见方式,它们的最终结果是使分子回到其原始的稳定状态。

二、光化学反应的类型

光化学反应可以根据沿着反应坐标所经历的势能面的变化,分为绝热和非绝热类型。在绝热的光化学反应中,反应物与产物必须位于相同的理化势能面上,而非绝热型反应则涉及能量高的势能面滑到低位的过程。

(1)绝热光化学反应:在这种反应中,反应发生在同一连续变化的势能面内。反应物与产物,即过渡态必须相联,产物处于激发态。这意味着在反应过程中,系统与外界不进行热量交换,即没有热量进出系统,因此绝热过程是一个等熵过程。

(2)非绝热光化学反应:在非绝热反应中,化学变化要交叉到另一个势能面,如多数凝聚相光化学反应中,光激发后的分子系统会从能量高的位能面滑落到低位,再经无辐射跃迁到基态,从而形成基态分子。这个过程涉及到与另一个势能面的交叉,因此称为非绝热。

基于上述的判据,在绝热条件下进行的光化学反应中,反应物、产物乃至过渡态之间必须存在明确的关联性。当产物处于激发态时,我们可以通过荧光方法或者光化学行为来检测这种激发态的存在。

通常,基态分子的化学行为主要由其最弱束缚电子的性质所决定。然而,当分子处于激发态时,其内能和分子电子密度的分布与基态分子存在明显不同,这导致了激发态分子的化学性质与基态分子相比有着明显的差异。

免责声明:以上内容均来自于网络,仅供参考使用;如有侵权,请联系我们,会第一时间进行删除。

分享到:

相关新闻


UV表面处理工艺在汽车内饰中的应用

表面处理工艺,作为现代制造业不可或缺的一环,其发展历程见证了人类从手工制造到机械化、自动化生产的飞跃。随着科技的不断发展,表面处理工艺也在不断革新,人们开始将微观和纳米技术应用于材料表面处理,开发出许多新型的表面工程技术。这些技术不仅能够显著改善材料表面的性能,还能实现环保、节能等目标,为现代制造业的可持续发展提供了有力支持。近些年在手机行业兴起的UV纹理工艺,通过不断的技术研究、改良,在汽车行业中也得到了应用,备受生产商和消费者青睐,当然汽车行业对于环境和耐久性有着更高的要求。


揭秘UV技术下的磨砂包装工艺

包装磨砂工艺是一种表面处理技术,通过在包装盒表面运用特定的磨砂方法,使其表面产生定向磨砂的效果。这种工艺可以使包装盒的光泽度变得柔和,降低表面反射,同时使包装盒更显高端大气上档次。根据客户的需求,可以选择不同的砂粒、磨砂材料以及磨砂方式,从而达到不同的效果。定制化使得磨砂工艺可以应用于各种材质的物体上,如金属、玻璃、塑料等,满足不同材料对于质感的要求。磨砂工艺也可以根据客户的设计需求来进行个性化定制,使得产品表面呈现出独特的效果,更加符合个性化需求。


解析光固化涂料中低聚物的种类与选择

光固化涂料,作为一种特殊类型的涂料,由于它的环境友好性、效率及性能的优异性,已经越来越受到市场的青睐了。近年来在多个领域展现出了其独特的优势和广泛的应用前景。这类涂料以其高效的固化速度、出色的硬度和耐磨性,以及较低的挥发性有机物(VOC)排放,正逐渐成为涂料行业的新宠。

XML 地图