Механизм димиризации соединения Х под действием света можно представить в следующем виде

2.         Механизм димиризации соединения Х под действием света можно представить в следующем виде

 k₁

Х + hν → Х*

k₂

Х* → Х + hν׳

k₃

Х* + Х → Х₂

Рассчитайте квантовый выход образования Х₂ в зависимости от концентрации Х, полагая, что [Х*] мала и постоянна в течение процесса. Интенсивность излучения равна I.

Ответ: k₁ k₃ I[Х]

γ= ———————

k₂ + k₃[Х]

3. Энергия связи C-I в молекуле CH₃I составляет 50 ккал · моль^-1. Чему равна кинетическая энергия продуктов реакции

CH₃I + hν → CH₃ + I

При действии на CH₃I УФ света с длиной волны 253,7 нм?

Ответ: Е_кин = 63 ккал · моль^-1

3.         Определите квантовый выход фотолиза йодоводорода, который протекает по механизму

HI + hν → H + I

H + HI → H₂ + I

I + I → I₂

Ответ: γ = 2

4.         Рассчитайте квантовый выход фотохимической реакции

(CH₃)₂CO → C₂H₆ + CO

Протекающей под действием УФ света с длиной волны 313 нм. Исходные данные: объем реакционного сосуда 59 мл; среднее количество поглощенной энергии 4,40·10^-3 Дж·с^-1; время облучения 7 ч; температура реакции 56,7⁰С; начальное давление 766,3 Торр; конечное давление 783,2 Торр. Ответ: γ = 0,167

5.         Молекулы в сетчатке глаза человека способны передавать сигнал в зрительный нерв, если скорость поступления излучения равна 2 · 10^-16 Вт. Найдите минимальное число фотонов, которое должно за 1 с попадать на сетчатку глаза, чтобы создать зрительное ощущение. Среднюю длину волны света можно принять равной 550 нм.

Ответ: 553 фотона

6.         Аммиак разлагается УФ светом (длина волны 200 нм ) с квантовым выходом 0,14. рассчитайте энергию света (кал) , необходимую для разложения 1 г аммиака?

Ответ: 60 ккал

7. Сколько моль квантов энергии излучает лазер мощностью 0,1 Вт, длиной волны X = 560 нм в течение 1 ч?

Ответ: 1.7 · 10^-3 моль

8. В каком из случаев квант света обладает большей энергией'

а) ω = 3651 см^-1 (одна из колебательных частот поглощения воды);

б) λ= 1,544 А (рентгеновское излучение СиКα);

в) ν = 5,09 • 10¹⁴ Гц (одна из желтых линий в видимой части спектра натрия)?

Ответ: а) 7.25 ·10^-20 Дж; б) 1,25·10^-15 Дж; в) 3,38·10^-19 Дж

9.Пропускание (1,/1₀) водного раствора, содержащего 0,94 _г насыщенного кислородом миоглобина лошади в 100 мл при длине волны 580 нм в кювете с толщиной слоя 10 см, равно 0,847. Определите молярный коэффициент поглощения насыщенного кислородом миоглобина лошади (молекулярная масса равна 18 800).

Ответ: ε = 3,42 м² · моль^-1

10. Исследования показали, что коэффициент поглощения дез-оксигенированного гемоглобина человека (молекулярная масса равна 64 600) в водном растворе при рН 7 и длине волны 430 нм равен 53,2 м² • моль^-1. Оптическая плотность [D=-lg(1,/1₀)] при пропускании света той же длины волны через кювету с толщиной исследуемого раствора белка 1 см равна 0,108. Определите концентрацию дезоксигенированного гемоглобина в растворе.

Ответ: с= 2·10^-4 М

11. Определите длину волны света, достаточную для разрыва связи С=0 в ацетоне, если энтальпия диссоциации связи равна 728 кДж • моль^-1 . Будет ли эффективен источник света (например, ртутная лампа) с длиной волны 254 нм?

Ответ: λ = 164 нм

12. Для фотохимической реакции предложена следующая схема:

 A+hν → 2R· I_a

А + R^· → R· + В к₂

 R' + R· → R₂ k₃

Получите выражения для скорости убыли реагента А и образования продукта В.

d[A]  I_a

Ответ: - ———— = I_a + к₂ (———)^½ [А];

dt  k₃

d[В] I_a  

- ——— = к₂ (——)^½[А]

 dt k₃

13. Образец СН₂СО облучается источником света в течение. 15,2 мин. Интенсивность поглощенного света 1_а равна 4,2 х 110^-9 моль с^-1. Определите количества каждого из образующихся газов, если квантовый выход по С₂Н₄ равен 1, по СО равен 2.

Ответ: n_C2H4 =3,83·10^-6 моль; n_CО= 7,66·10^-6 моль

14*. Сосуд объемом 100 см³, содержащий водород и хлор при 0 ⁰С, подвергался действию света с длиной волны 400 нм. Измерения с помощью термопары показали, что хлор поглощает в 1 с 1,1 • 10^-6 Дж световой энергии. Парциальное давление хлора в те-иение минуты облучения уменьшается от 27,3 до 20,8 кПа. Определите квантовый выход процесса.

Ответ: γ = 1,3·10⁶

15. Актинометр с уранилоксалатом облучался светом с длиной Волны 390 нм в течение 1980 с. Было найдено, что для титрования количества, кратного раствору уранилоксалата после облучения, требуется 24,6 мл 0,0043 М раствора перманганата калия по сравнению с 41,8 мл КМп0₄, необходимыми для титрования такого Ice количества раствора до облучения. Химическая реакция при титровании имеет вид

2Мп0₄^- + 5Н₂С₂0₄ + 6Н⁺ -» 2Мп²⁺ + 10СО₂ + 8Н₂0

Найдите количество энергии, поглощенной в опыте за 1 с, считая, что квантовый выход реакции равен 0,57.

Ответ:5,03 ·10^-2 Дж· с^-1

16. В фотохимической реакции H₂ + Cl₂ → 2HCl квантовый выход равен 15000. В результате реакции из 0,240 моль Cl₂ образовалось 2,98• 10^-2 моль [[HCl. Сколько фотонов поглотил хлор?

Ответ: 5,98 • 10¹⁷

17. Определите скорость фотохимической реакции образования бромоводорода из простых веществ, протекающей по следующему цепному механизму:

Br₂+ hν → 2Br, I

 Br + H₂ → HBr + H, k₁

H + Br₂ → HBr + Br, k₂

H + HBr → H₂ + Br, k₃

Br + Br → Br_2, k₄

d[HBr] 2 k₁(I/ k₄)^1/2[H₂][ Br₂]

Ответ: ——— = ——————————

dt k₂[ Br₂] + k₃[HBr]

18. Рассчитайте концентрацию тушителя D, необходимую ддятого, чтобы квантовый выход фосфоресценции был равен 0,51. Известно, что время жизни триплетного состояния, τ₁ = 10^-3 с ц константа скорости тушения к_Т= 10¹⁰ л • моль^-1· с^-1.

Ответ: [D]=10^-7 М

19. Раствор красителя под действием света с длиной волны 400 нм переходит в стабильное триплетное состояние. Определите интенсивность светового потока, выраженную в Вт-л^-1, необходимую для поддержания устойчивой концентрации триплетного состояния 5 • 10^-6 М в 1 л раствора, если известно, что квантовый выход триплетного состояния равен 0,9, время жизни триплета равно 2 -10^-5 с.

Ответ: I=83 кВт· л^-1

[B]·10^-3, М………………………0 0,5 1,0 1,5 2,0

I_фл/I⁰_фл ……………………….1,00 0,67 0,49 0,40 0,33

Определите среднюю продолжительность жизни возбужденного состояния синглета.

Ответ: τ_фд = 51нс

20. Определите длину волны света, необходимую для фотохимического разрыва связи Н—H, средняя энергия которой равна 431 кДж·моль^-1. Какое из веществ Hg_(r) или Na_(r) будет лучшим центом фотосенсибилизации, зная, что их длины волн поглощения света соответственно равны 254 и 330 нм?

Ответ: 277 нм; Hg.