光・放射線化学 FUT 原 道寛 名列番号 ＿＿＿ 氏名＿＿＿＿＿＿ 問題 • 赤いリンゴは,なぜ赤く見えるでしょう。(1文字 0.01 pt） 10 50 100 問題 番 • 次の分子構造など をかけ。(10 pt) 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. メタノール エチレン ベンゼン アセトン カルボニル基 （左以外は「R」を用いよ。） ナフタレン Mのラジカルカチオン Mのラジカルアニオン 1 molとは何個 少数点以下 2桁まで記入せよ。 77 k は何℃ 号 答え １ CH3OH A 2 CH2=CH2 B 3 C6H6 C 4 (CH3)2C=O D 5 R2C=O E 6 C10H8 F 7 M・+ G 8 M・－ H 9 6.02 x 1023 I 個 J 10 273.15ー77＝－196.15 K 問題 • 1s軌道と2p軌道を図示しなさい。（2 pt） ここに記入 ここに記入 問題 • 「太陽光」・「基底状態」・「電子的励起状態」を 使って文章作成せよ。（1文字0.05 pt） 10 50 100 問題 基底状態のベンゼン分子が1 molあり、励起状 態に16個存在させるには、何K 必要か？ – ベンゼンの励起エネルギー：ー460 kJmol-1 – R：8.31とする。 A A. 1065 K 問題 • 「光化学過程」と「光物理過程」の差を述べよ。 （1文字0.05 pt） 10 50 100 問題 • 「基底状態の化学」と「励起状態の化学」の差 を述べよ。（1文字0.05 pt） 10 50 100 光化学I 序章 • “光化学”を学ぶにあたって 1章 • 光とは何か 2章 • 分子の電子状態 3章 • 電子励起状態 4章 • 分子と光の相互作用 5章 • 光化学における時間スケール 6章 • 分子に光をあてると何が起こるか 7章 • 光化学の観測と解析 8章 • どのように光を当てるか 9章 • 光化学の素過程 10章 • 光化学反応の特徴 序“光化学”を学ぶにあたって 序“光化学”を学ぶにあたって 光化学とは？ Ａ • 光と化学物質の関わりすべてを対象 ここでは・・・ • 光と分子の関わりに関する原理・法則 神秘的な世界へ • 光が生体や物体や物質と作用すると・・・ Ｂ • ここでは、神秘的な世界を分子レベルで解明する。 序“光化学”を学ぶにあたって たとえば・・・光合成という生物現象(10章） • ＝農耕→古代、太陽信仰 Ａ 光合成＝光と相互作用する分子 クロロフィルの集合体 光吸収 Ｂ クロロフィルとたんぱく質の複合体 Ｃ エネルギー移動 反応中間体：クロロフィル二量体Chl2 Ｄ 励起状態分子生成 クロロフィルの励起状態 光と物質の相互作用・励起状態とは？1－3章 序“光化学”を学ぶにあたって 励起状態Chl2 Ｃ クロロフィル単量体・フェオフィ ティン キノン(プラストキノン・ユビキノ ンなど） 電子移動 酸化 還元 Chl2のラジカルカチオン キノンのラジカルアニオン Ａ Ｂ Ｄ 序“光化学”を学ぶにあたって 光吸収とは？（4章） 分子の中の特定の原子団が Ａ アンテナ＝発色団(chromophore) Ｂ 特定の波長の光を捕集 Ｃ 光のエネルギーを獲得 序“光化学”を学ぶにあたって 発色団(chromophore）とは。 Ａ Ｂ Ｃ 序“光化学”を学ぶにあたって Ａ 発色団の軌道運動をしている電子 ＋ 特定に光の電場変動 Ｂ → エネルギーの高い軌道運動 Ｃ Ｄ Ｅ Ｆ 序“光化学”を学ぶにあたって 励起分子の化学＝どのように反応するか？などのストーリーを描く。 光吸収によって起こる現象 Ｂ Ａ 序“光化学”を学ぶにあたって 励起分子は加熱するだけでは生成するか？個数を計算しよう。 エネルギー状態とBoltzmann統計より ベンゼンの励起状態のエネルギー 460 kJ mol-1 気体定数 8.31 JK-1mol-1 温度 27℃ 黒板 黒板 序“光化学”を学ぶにあたって この意味することは・・・・ Ａ • ほとんどが基底状態 熱で発生させつためには・・・・ • 数千度から一万度以上 光吸収して励起状態に励起された 分子は Ｂ • 速やかに元の基底状態に戻ろうとする。 序“光化学”を学ぶにあたって １ Ａ • 基底状態 ground state S0 ２ Ｂ • 最低励起一重項状態 singlet grand state S1 Ｃ ↑↓ ３ Ｄ • 最低三重項状態 • The lowest Triplet state T1 Ｅ ↑↑ スピン多重度 の表現 序“光化学”を学ぶにあたって Ｂ 光物理過程 光物理 励起 状態 Ａ 光化学過程 • Photochemical process 化学過 Photophysical 程 process Ｃ 放射過程 radiative process • 蛍光 Fluorescence S1→S0 • りん光 PhosphorescenceT1→S0 Ｄ 無放射過程 nonradiatinve process • 項間交差 intersystem crossing • 内部変換 internal conversation 序“光化学”を学ぶにあたって Ａ 光化学 光化学過程 過程 • Photochemical process 励起 状態 Ｂ 反応活性種後生成物を生成 • ラジカルカチオン • ラジカルアニオン • ラジカル 直接生成物を生成 光物理過程 Photophysical process 序“光化学”を学ぶにあたって 励起分子の性質（S1 ≠ T1） ≠ 基底状態分子の性質 Ａ → 電子状態の違った分子である。 光吸収：S0 ＋ 光 (試薬) → S1 （生成物） 項間交差：S1 → T1 (異性化) 蛍光：S1 → S0 ＋ 光 (生成物) りん光：T1 → S0 ＋ 光 (生成物) 生成物 化学発光(ほたる）・蛍光塗料・ELなど 序“光化学”を学ぶにあたって 光化学は基底状態の化学(暗反応)と比べて・・・ Ａ ●定量的な把握が可能 １．分子が吸収した光の数がわかる （量子収率） ２．励起状態が一定の寿命がある ３．エネルギーがある Ｂ Ｃ Ｄ
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