化学反应动力学 教学课件 第十二 章 多组元体系动力学：大气化学.ppt

* 第十二 章 多组元体系动力学：大气化学 §12.1 大气的物理结构 §12.2 大气的化学组成 §12.3 大气中的光化学 §12.4 涉及平流层臭氧的催化循环 §12.1 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） §12.2 大气的化学组成 ( 对流层 ) Major components Average abundance N2 78.1 % O2 20.9 % Ar 0.93 % Minor components H2O 10 ~ 40,000 ppmv CO2 332 ppmv Ne 18 ppmv CH4 1.6 ppmv CO 0.06 ~ 0.2 ppmv H2 0.5 ppmv N2O 0.2 ppmv O3 0.02 ~ 0.1 ppmv §12.3 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。 （3）