下载更多的书籍请进入红樱桃化学化工论坛 http://www.6yes.com/bbs/

现代光化学 - 张建成、王夺元编著

上一篇 / 下一篇 2008-04-05 23:59:59

出版日期:2006年9月
人类开始系统地进行光化学研究只有近百年的时间，光化学形成为化学的一个新的分支学科则还不足半个世纪。光化学学科在20世纪60年代形成后，其发展一直十分迅速。光化学是化学的一个新兴分支学科，也是化学和物理学的交叉学科。现在光化学研究早已不仅局限于化学和物理学领域，它正在向信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、环境科学等学科的诸多高新技术领域渗透，并正在形成诸如生物光化学、环境光化学、光电化学、超分子光化学、光催化和光功能材料等新的分支学科和边缘学科。因此可以说，光化学已是与化学、材料科学、能源科学、生命科学、环境科学等诸多科技领域有关的一门基础学科。

中国的光化学研究工作始于20世纪70年代末。近30年来，中国和世界光化学研究的发展都十分迅速。现代光化学已发展为既包含基础研究又正在向信息科学、能源科学、材料科学、生命科学、环境科学等高新技术领域广泛渗透的交叉学科与边缘学科。

中国科学院是国内最早开始进行光化学研究的单位，并较早地为研究生开设了光化学课程。20多年来，中国科学院研究生院一直把这门课程定名为“有机光化学”。这是因为自人类比较系统地开展光化学研究以来，有机光化学一直在光化学研究中占有十分重要的地位，并且是生物光化学和环境光化学的基础。另外，有机光化学反应种类繁多、机理复杂，也需要用较多的篇幅进行介绍。

本书是作者在中国科学院研究生院讲授“有机光化学”课程20年的讲义的基础上整理、充实、增新和提高而成的。多年来先后在中国科学院研究生院承担本课程讲授任务的还有蒋丽金院士、佟振合院士及梁晓光研究员、许慧君研究员、王夺元研究员、安静仪研究员与马金石研究员。中国科学院研究生院的“有机光化学”课程的讲义，可以说是本课程历任老师多年教学成果的共同结晶。如果没有中国科学院研究生院开设的“有机光化学”课程和20余年授课的经历作为基础，作者是不可能完成这一著作的。作者衷心地对中国科学院研究生院“有机光化学”课程的历任老师表示最诚挚的感谢。

有机光化学仍然是本书和光化学学科的重点，故仍较为详细地介绍了各类有机光化学反应。除此之外，本书也比较全面地介绍了光化学的基本原理和光物理。这些基础知识既是有机光化学的基础，也是现代光化学的基础。除此之外，本书也深入并较为全面地介绍了光化学与材料、生物和环境等学科的交叉与渗透。因此，现在把本书定名为《现代光化学》。

本书绪论扼要地介绍了光化学学科的形成背景及其与现代科学技术的关系，这将有助于读者理解光化学在现代科学技术中的地位及其与其他学科的关系。第2章～第7章主要介绍光物理过程和光化学原理，这是光化学的基础，也是理解光化学反应及其诸多应用的理论基础。第8章～第13章主要是按化合物的类型介绍重要的光化学反应。这更便于读者在掌握了各类化合物常规有机化学反应（这些非光化学反应通常被称为热化学反应）的基础上，进一步理解和掌握它们的光化学反应。第14章介绍了主要光功能材料的光化学基础，并特别着重于有机光功能材料的介绍，这对于读者理解和从事相关工作是一个入门的向导。第15章介绍了当前生物光化学领域的热门研究课题。相信了解这方面的情况，对于这两个学科工作的相互结合与渗透会有裨益。第16章着重从化学的角度介绍了环境光化学的一些基本问题，这是深入认识和学习环境光化学的基础。

出版本书是为了使读者系统掌握现代光化学的基础知识、基本原理和主要光化学反应，并使读者对光功能材料、生物光化学及环境光化学中与化学有关的主要问题有一个基本理解和认识，能够为相关学科的学习准备一个良好的光化学基础。

本书适宜化学专业特别是有机化学、高分子化学和物理化学专业的科技人员、教师、研究生和大学高年级学生全面了解和学习现代光化学使用，也可供生物化学、功能材料和环境科学专业的相关人员参考。本书也适宜作为研究生和大学高年级学生的光化学和有机光化学课程的教材。

本书第9章～第11章由王夺元撰写，第14章由张建成和贺军辉共同完成，其余12章由张建成撰写。全书由张建成汇总和整理。

本书编写过程中参考和引用的书籍与文献分列于各章的后面，作者谨对这些书籍与文献的作者表示最衷心的感谢。

由于本书作者水平有限，有些领域我们在研究工作中也未直接涉及，因此书中出现疏漏、不妥和错误之处在所难免，衷心恳请广大读者予以批评和指正。

张建成

2006年7月于北京

第1章绪论1

11光化学学科的形成与发展趋势1

12自然界的光化学4

13光化学开辟了科学技术研究与应用的新篇章5

参考文献6

第2章激发态的产生及其物理特性8

21激发态的产生8

211构造原理8

212光和分子的相互作用9

213轨道能、电离势和电子亲和能10

214几个重要的光化学定律11

215选择规则12

216电子跃迁与吸收光谱17

22激发态19

221单重态和三重态19

222跃迁及激发态的表示方法19

223雅布隆斯基图20

224单重态与三重态的性质比较21

225n→π*跃迁和π→π*跃迁22

226激发态与基态的性质比较25

23激发态的失活28

231失活途径概述28

232激发态的寿命29

233量子产率30

参考文献31

第3章辐射跃迁33

31光吸收和辐射的关系33

32荧光35

321荧光产生的必要条件35

322影响荧光的主要因素35

323荧光速率常数、强度、量子产率和荧光寿命37

324荧光光谱38

325高级激发态的荧光39

33磷光40

331磷光的产生及磷光速率常数40

332磷光量子产率41

333磷光光谱42

334室温下液态溶液中的磷光42

34延迟荧光42

341E型延迟荧光43

342P型延迟荧光43

35激基缔合物与激基复合物44

351电荷转移跃迁44

352形成与特征44

36荧光技术的应用45

37闪光光解46

参考文献47

第4章无辐射跃迁49

41无辐射跃迁理论49

42内转换50

421速率常数50

422量子产率51

43系间窜越52

44单分子过程的光物理动力学55

参考文献56

第5章势能面58

51光化学反应的特点58

52势能曲线60

521谐振子的量子力学模型60

522双原子分子的非谐振子模型62

523碰撞对分子势能的影响62

524从双原子分子推广到多原子分子63

53辐射跃迁63

531经典模型63

532经典而量子化的模型63

533量子力学解释64

54无辐射跃迁65

541势能面的几种典型情况65

542经典解释65

543波动力学解释66

55势能面与光化学反应的关系66

551对光化学有意义的势能面的特征66

552光化学反应的分类67

参考文献68

第6章能量转移和光致电子转移69

61能量转移及相关概念69

62能量转移的作用和意义69

63能量转移的分类和机制71

631辐射机制71

632无辐射的能量转移72

633通过化学键的能量转移77

64扩散对能量转移的影响77

641分子扩散距离与时间的关系77

642无扩散的能量转移——Perrin方程78

643能量转移的可逆性79

644在溶液中的能量转移79

65能量转移过程80

651三重态三重态能量转移80

652单重态单重态能量转移82

66敏化和猝灭83

67能量转移的动力学——SternVolmer方程85

671三重态三重态能量转移85

672单重态单重态能量转移86

68光化学反应的动力学87

69电子转移和光致电子转移88

691电子转移与能量转移的比较88

692Marcus 电子转移理论89

693RehmWeller方程92

参考文献93

第7章分子轨道对称守恒原理及其应用95

71成键原理95

72前线轨道理论96

721电环化反应97

722环加成反应100

723σ键迁移反应104

724螯移变反应106

73LonguetHiggins的能级相关理论110

731能级相关图的构成110

732电环化反应111

733环加成反应112

74状态相关理论简介114

741状态相关图的构成114

742状态相关图示例115

75中国化学家对分子轨道对称守恒原理的贡献116

参考文献117

第8章烯烃光化学119

81烯烃激发态的特性119

82分子内反应120

821顺反异构化反应120

822电环化反应123

823分子内环合加成124

824二π甲烷重排反应126

83分子间反应131

831溶剂加成反应131

832二聚与环加成135

参考文献140

第9章芳烃光化学142

91芳烃激发态的特性142

911芳烃电子激发态的模型142

912苯的价键异构化反应142

913芳烃激发态的能级和动态学145

92芳烃的初级光化学反应146

921芳烃的环合加成146

922芳烃的光二聚151

923芳烃的光取代反应156

924光Fries重排159

参考文献161

第10章羰基化合物的光化学164

101羰基化合物的激发态164

1011羰基激发态的特性164

1012羰基化合物的光谱特性166

102羰基化合物的初级光化学过程168

1021分子间光还原反应(吸氢反应)168

1022分子内吸氢光还原（Norrish Ⅱ 型反应）174

1023羰基化合物的α位断裂反应179

1024 羰基化合物与烯烃的加成反应188

参考文献195

第11章共轭烯酮的光化学199

111共轭烯酮激发态的模型及其光物理特性199

112共轭烯酮的初级光化学过程201

1121环己烯酮的光重排201

1122共轭环己烯酮A型重排的特点202

1123芳基取代的环己烯酮光重排（B型重排）205

11242，4环己二烯酮的光重排207

113共轭烯酮的光环合加成反应207

1131共轭环烯酮与链烯烃的分子间环合加成208

1132共轭环烯酮的分子内环合加成210

1133几种特殊的共轭环烯酮的分子间环合加成210

1134共轭烯酮的一些特殊反应212

参考文献214

第12章光消除和光裂解反应216

121偶氮化合物的光消除反应216

1211环状偶氮化合物的光消除反应216

1212链状偶氮化合物的光消除反应217

122重氮化合物的光消除反应218

1221碳宾的结构和性质218

1222碳宾的反应219

123叠氮化合物的光消除反应221

1231氮宾的结构221

1232脂环族叠氮化合物和脂肪族叠氮化合物的光解221

1233芳基叠氮化合物的光解222

1234酰基叠氮化合物的光解223

1235在有机合成上的应用224

124碳氧化合物的光消除224

1241反应机理224

1242光解反应226

125有机硫化物的光解228

1251硫醚的光解228

1252硫酯的光解229

1253磺酰胺的光解230

1254硫酮的光化学231

1255砜和亚砜的光解233

参考文献234

第13章光敏氧化反应236

131概述236

132单重态氧的电子结构及特性237

133产生单重态氧的方法238

1331染料敏化238

1332次氯酸钠过氧化氢水溶液239

1333亚磷酸酯臭氧加合物的分解239

1334桥环过氧化物的分解239

134烯烃在单重态氧反应中活性的度量——β值240

135ene反应241

1351特点241

1352机理243

1361,2位加成反应245

1371,4位加成反应248

138酚类的光氧化反应252

139电子转移光氧化反应254

1310含杂原子化合物的光氧化反应258

参考文献259

第14章光功能材料262

141光信息存储材料262

1411光盘262

1412光记录材料263

1413一种新型高密度光存储技术——光化学烧孔264

142光致变色材料265

1421概述265

1422有机光致变色化合物266

1423光致变色光信息存储材料269

1424光致变色材料的其他应用270

143高分子光功能材料270

1431光致抗蚀剂271

1432光固化涂料与油墨272

1433光固化胶黏剂272

1434激光直接制版印刷材料272

1435高分子光稳定剂273

144发光材料274

1441概述274

1442光致发光材料275

1443电致发光材料276

1444射线致发光材料279

1445等离子体发光材料280

1446化学发光材料280

145光电导材料281

1451概述281

1452光电导材料的分类及其表征282

1453光电导材料的应用283

146光折变材料283

1461概述283

1462有机高分子光折变材料284

参考文献286

第15章生物光化学288

151光合作用及其人工模拟288

1511光合作用概述288

1512光合色素的结构和功能289

1513光合作用的人工模拟293

152植物光敏色素与光形态发生297

1521植物光敏色素297

1522光形态发生299

153生物分子的敏化氧化300

1531敏化氧化的类型300

1532类型Ⅰ反应的机制300

1533类型Ⅱ反应的机制301

1534生物分子在体外的敏化氧化研究301

1535影响敏化氧化效率的因素305

154光动力效应及其应用305

1541光动力效应概述305

1542光动力效应中生物基质的变化305

1543光动力效应的应用——光动力治疗307

155紫外光对生物组织的影响308

1551概述308

1552核酸物质的光化学309

1553皮肤的光损伤及其防护310

156视觉过程的光化学311

1561人的视觉概述311

1562视色素及其光化学312

157新生儿黄疸病及其光疗机理314

1571新生儿黄疸病314

1572新生儿黄疸病的起因315

1573新生儿黄疸病的光疗机制316

158生物发光316

1581生物发光概述316

1582生物发光的类型317

1583生物发光机理317

1584生物发光的应用319

参考文献320

第16章环境光化学322

161光化学与环境的关系322

162臭氧层的光化学324

1621臭氧层概述324

1622臭氧层的生成及其平衡324

1623人类活动对臭氧层的影响326

1624氟里昂替代物的光化学327

163光化学烟雾328

1631光化学烟雾概述328

1632光化学烟雾形成机制328

164酸雨330

1641酸雨概述330

1642酸雨形成机制330

165环境污染有机物的光化学331

1651烷烃332

1652烯烃333

1653单环芳烃334

1654多环芳烃335

1655多氯联苯337

1656农药338

166治理环境污染的光化学技术340

1661以分子氧为基础的光化学氧化法340

1662以活化双氧水为基础的光化学氧化法342

1663紫外光臭氧光氧化法344

参考文献345 本书用语严谨，概念准确，可供化学专业及材料、生物和环境等领域的科研与教育工作者、研究生和大学高年级学生阅读，有助于全面了解现代光化学的基本原理、基础知识、重要的光化学反应及光化学与当代诸多高技术问题的密切关系。本书也适宜作为化学专业的研究生和大学高年级学生的光化学和有机光化学课程的教材。本书是一本系统介绍现代光化学基础知识、基本原理和基本有机光化学反应的光化学专业书籍。本书也对与光化学有密切关系的光功能材料、生物光化学及环境光化学的基本问题从化学角度作了基础的介绍。光物理和光化学两部分是全书的重点和基础，是深入认识和学习光功能材料、生物光化学和环境光化学的基础。本书将有助于化学工作者向相关领域的发展和渗透，也将有助于相关领域的科技人员和学生能够从化学角度更深入地理解和认识光功能材料、生物光化学和环境光化学的问题。

本书用语严谨，概念准确，可供化学专业及材料、生物和环境等领域的科研与教育工作者、研究生和大学高年级学生阅读，有助于全面了解现代光化学的基本原理、基础知识、重要的光化学反应及光化学与当代诸多高技术问题的密切关系。本书也适宜作为化学专业的研究生和大学高年级学生的光化学和有机光化学课程的教材。
现代光化学下载

导入论坛收藏分享给好友管理举报

TAG: 现代光化学

查看全部评论