問題 1

分子状塩素の解離は吸熱過程で、

\Delta H = 243.6

kJ mol

^{-1}

である。この解離は光によっても起こせる。1.1 解離作用が期待される光の波長は？ 1.2 計算した臨界波長より短い、または長い波長の光でも同じ効果が得られるか？ 1.3 臨界波長の光子のエネルギーはいくらか？塩素の解離を起こせる光を気体の塩素と水素の混合物に当てると、塩化水素が生成する。混合物を水銀UVランプ（

\lambda = 253.6

nm、入力10 W）で照射する。供給エネルギーの2 %が10リットル容器中の気体混合物に吸収される。2.5秒の照射で65ミリモルのHClが生成した。1.4 量子収率（吸収光子1個あたりの生成物分子数）はいくらか？ 1.5 得られた値を定性的にどう説明できるか？反応機構を述べよ。

ステップ 4/5: 量子収率

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\Phi = \dfrac{n(\ce{HCl})\,N_A}{N_{\gamma}} = \dfrac{6.5\times 10^{-2}\times 6.02\times 10^{23}}{6.1\times 10^{20}} \approx 6.1\times 10^{4}

分析

65 mmolのHClは $3.9\times 10^{22}$ 個の分子に相当し、吸収光子数 $6.1\times 10^{20}$ で割ると量子収率は $\approx 6\times 10^{4}$ と1を大きく上回る。光子1個が数万個のHCl分子を生む。