> -1 , пов'язані зі швидкістю світла з ( з = 2,998 в€™ 10 8 м/c) співвідношенням В
з = l . n. (5.4)
Залежно від довжини хвилі світла, створюваного джерелом випромінювання, однієї і тієї ж енергії світла відповідає різне число квантів. Наприклад, для 1 Дж при довжині хвилі 200 нм число квантів
В
N = N А . h . n. (5.5)
Оскільки для фотохімічних реакцій найчастіше використовується випромінювання в ультрафіолетовій і видимій областях електромагнітного випромінювання, то n = N А . h . О». (О» == 400 ... 600, де 400 ... 600 - діапазон електромагнітного ультра-фіолетового випромінювання, нм).
Аналогічним чином можна отримати таблицю, що показує співвідношення між енергією 10 18 квантів і довжиною хвилі електромагнітного випромінювання в діапазоні 200 ... 700 нм.
Довжина хвилі, нм
200
300
400
500
600
700
Е , Дж
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
3,5
При проведенні фотохімічних реакцій велике значення має кількість випромінювання. З цією метою широко використовуються приймачі випромінювання різних типів: термоелемент, вакуумні фотоелементи, селенові фотоелементи, фотодіоди, квантові лічильники, хімічні приймачі (Актинометрія). У цих приймачах під дією світла відбувається хімічна реакція, для якої квантовий вихід відомий з спеціальних дослідів. Наприклад, ферріоксалатний актинометр являє собою розчин K 3 [Fe (C 2 O 4 ) 3 ] (0,006 - 0,15 моль/ л) в розведеною сірчаної кислоті. Під дією світла в інтервалі 250 ... 577 нм протікає реакція:
2 [Fe (C 2 O 4 ) 3 ] 3 - В® 2 Fe 2 + + 5 C 2 O 4 2 - + 2 CO 2 . br/>
Для розчину концентрації 0,15 моль/л при довжині хвилі 468 нм поглинається 85% падаючого світла при товщині шару 1,5 см. Квантовий вихід реакції за цих умов дорівнює 0,93. Продукт реакції Fe 2 + колориметрически визначається у вигляді про-фенантралінового комплексу при 495 нм. У результаті цих дослідів визначається інтенсивність опромінення, Дж.моль -1 . з -1 .
У Актинометрія на основі уранілоксалата під дією світла йде реакція H 2 C 2 O 4 + UO 2 2 + В® CO + CO 2 + H 2 O + UO 2 2 + . Іон уранила виконує тут роль носія енергії і багаторазово бере участь у реакції розкладання. Ця реакція протікає при опроміненні системи світлом у діапазоні 250 ... 430 нм з квантовим виходом 0,5-0,6.
5.2 Завдання з рішеннями
1. Зразок газоподібного ацетону опромінюється монохроматичним світлом з довжиною хвилі 313 нм. Під дією світла протікає реакція (СН 3 ) 2 СО В® З 2 Н 6 + СО. Кювету, в якій протікає реакція, має місткість 59 . 10 -6 м 3 . Пари ацетону поглинають 91,5% падаючої енергії. У ході експерименту отримані наступні дані: Т = 329,85 К; початковий тиск Р 0 = 1,021 . 10 5 Па; час опромінення - 7 год; кінцевий тиск - 1,044 . 10 5 Па; падаюча енергія 48,1 . 10 -4 Дж/с. Знайти квантовий вихід реакції. p> Рішення. Визначаємо кількість поглиненої енергії, необхідної для перетворення 1 моль речовини (Ейнштейн). p> Е = N A . h . n = N A . < i> h . c . l = = = 3,82 . 10 5. Дж/моль. p> Знаходимо кількість поглиненої ацетоном енергії: = 2,9 . 10 -4 Дж/моль. Позначимо через х тиск СО в кюветі. Тоді Р 0 - х + х + х = Р заг ; Р 0 + х = Р заг ; х = (1,044 - 1,021) . 10 5 = 0,023 . 10 < sup> 5 Па. p> Враховуючи, що P . V = n . R . T
