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• 次の分子構造など

をかけ。 (10 pt)1. メタノール2. エチレン3. ベンゼン4. アセトン5. カルボニル基

（左以外は「 R 」を用いよ。）6. ナフタレン7. M のラジカルカチオン8. M のラジカルアニオン9. 1 mol とは何個　少数点以下

2 桁まで記入せよ。10. 77 k は何℃

番号

答え

１ CH3OH

2 CH2=CH2

3 C6H6

4 (CH3)2C=O

5 R2C=O

6 C10H8

7 M ・ +

8 M ・－

9 6.02 　 x 　 1023 　個

10 273.15 ー 77 ＝－ 196.15 K

A

B

C

D

E

F

G

H

I

J

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。

K1065.AA

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• “ 光化学”を学ぶにあ

たって序章•光とは何か1章

•分子の電子状態2章

•電子励起状態3章

•分子と光の相互作用4章

•光化学における時間スケール5章

•分子に光をあてると何が起こるか6章

•光化学の観測と解析7章

•どのように光を当てるか8章

•光化学の素過程9章

•光化学反応の特徴10章

序“光化学”を学ぶにあたって

この章では光化学の言葉に

慣れよう！！

序“光化学”を学ぶにあたって光化学とは？

• 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・・・• ここでは、神秘的な世界を分子レベルで解明する。

Ａ

Ｂ

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

光合成＝光と相互作用する分子光吸収

エネル

ギー移動

励起状態分子生成

クロロフィルの集合体

クロロフィルとたんぱく質の複合体

反応中間体：クロロフィル二量体Chl2

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

Ａ

Ｂ

Ｃ

Ｄ

序“光化学”を学ぶにあたって

初期過程Primary process

光反応活性種Photochemical 　reactive species

電子移動

励起状態Chl2

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）

Chl2

のラジカルカチオン

キノンのラジカルアニオン酸化

二次過程 secondary process 暗反応 dark reaction process

還元

Ｄ

Ｃ

Ａ

Ｂ

序“光化学”を学ぶにあたって光吸収とは？（4章）

特定の波長の光を捕集

光のエネルギーを獲得

Ａ

Ｂ

Ｃ

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”を学ぶにあたって発色団の軌道運動をしている電子　＋　特定に光の電場変動　→ 　エネルギーの高い軌道運動 弦で例えると？

基底状態Ground state

励起状態electronically excited state

Ａ

Ｂ

Ｆ

ＥＣ Ｄ

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

Ａ

Ｂ

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• 速

やかに元の基底状態に戻ろうとする。

Ａ

Ｂ

序“光化学”を学ぶにあたって

•基底状態 ground state S0１•最低励起一重項状態singlet grand state S1２•最低三重項状態•The lowest Triplet state T1３

↑↓

↑↑

スピン多重度の表現

Ａ

Ｂ

Ｄ

Ｃ

Ｅ

光物理化学過程

放射過程radiative　process•蛍光　Fluorescence　S1→S0

•りん光　PhosphorescenceT1→S0

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

励起状態

光化学過程•Photochemical　process

光物理過程Photophysical

process

Ａ Ｂ

Ｃ

Ｄ

光化学過程

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 励起状

態光化学過程•Photochemical　process

光物理過程Photophysical

process

序“光化学”を学ぶにあたって反応機構 reaction mechanismＡ

Ｂ

序“光化学”を学ぶにあたって

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

励起分子の性質（ S1 　≠　 T1 ）　≠　基底状態分子の性質→ 　電子状態の違った分子である。Ａ

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・・・

●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

Ａ

ＢＣＤ