文档介绍：第十二章多组元体系动力学:大气化学
§ 大气的物理结构
§ 大气的化学组成
§ 大气中的光化学
§ 涉及平流层臭氧的催化循环
§ 大气的物理结构
按温度随高度的变化情况分为若干个区域。
一、对流层(Troposphere)
高度范围:从海平面到 8 km ~ 16 km不等。
温度变化:随高度的增加而下降。
对流层顶的温度约为 210 K。
特点:它是大气中最活跃的一层,主要的天气
现象都发生在这一层。
二、平流层(Stratosphere)
高度范围:对流层顶以上到 50 km左右。
温度变化:随高度的增加而上升。
平流层顶温度达极大值,约为 270 K。
特点:
(1)大气稳定,在高度15 km ~ 35 km 有一臭氧
层。
(2)垂直对流运动很小。
(3)大气透明度高。
三、中层(Mesosphere)
高度范围:平流层顶以上到大约 80 km。
温度变化:随高度的增加而下降。
中层顶温度约为 181 K。
垂直运动相当强烈。
四、热层(Thermosphere)
高度范围:中层顶以上到大约 500 km。
温度变化:随高度的增加而急剧上升。
五、外层(Exosphere)
§ 大气的化学组成( 对流层)
ponents Average abundance
N2 %
O2 %
Ar %
ponents
H2O 10 ~ 40,000 ppmv
CO2 332 ppmv
Ne 18 ppmv
CH4 ppmv
CO ~ ppmv
H2 ppmv
N2O ppmv
O3 ~ ppmv
§ 大气中光化学
( Photochemistry in the Atmosphere )
一、光化学基本定律
1、Lambert-Beer定律
式中:I0:入射光的强度。
I:透过光的强度。
:吸收质的摩尔吸光系数或消光系数。
l:吸收介质的厚度。
c:吸收质的摩尔浓度。
2、Einstein 定律
Einstein光化当量定律:一个分子吸收一个光子
而活化。
二、气体分子对光的选择吸收
若符合选择定则的两个电子能级之间的能量差
为E,则一个气体分子只能吸收能量为E 的
光子而激发:
能使分子活化,激发光化学反应的光量子仅是
那些能量超过活化能的光量子。
若活化能为Ea,则:
三、Franck-Condon原则
Franck-Condon原则认为:相对于双原子(可推广到多原子分子情况)的振动周期(~10-13 s)而言,电子跃迁的瞬间内,核间距和速度都可以是固定不变的。
四、量子产率
A*:电子激发态分子。
1、A*的命运
(1)与其它分子碰撞而淬灭。
(2)辐射跃迁,回到基态。
辐射跃迁:激发态分子通过发射光子而退活化至基态的过程。
活化
辐射跃迁
对孤立分子
通常情况下:
荧光:
从S1态的v= 0振动能级向基态S0进行的发射。
磷光:
从T1态的v= 0振动能级向基态S0进行的发射。