光を吸収するとは?  というページからの抜書。

1.光の吸収 

光が物質と関わる第一段階は,物質が光を取り込む過程つまり光の吸収です。

物質はというエネルギーの塊である光(光量子)を吸収してエネルギー準位を上げます。質量を持たない光子はエネルギーを渡して消滅します。

「物質」と書いているが、図示されたものでは「電子」となっているから、電子が外側の軌道に移ることを指しているのだろうと思う。

物質がエネルギー的に取りうる状態のうち,エネルギー的に最低の状態を基底状態 ground state,それよりも高い状態を励起状態 excited stateといいます。

光吸収によって基底状態から励起状態に上がるとき,基底状態の電子が1個励起状態に上がります。電子はエネルギー的に不連続な状態間を,いわば川を飛び越えるように飛び上がるのです。これを遷移といいます。

プロトン

以下は「光電効果」の説明が続くが略(さっぱりわからない)

2. プロトンの形成

何か分からないなりに、光エネルギーが水分子を分解し、水素を取り出し、その水素を励起状態に置くという過程は見えてきた。

励起というのは電子軌道を一つ外側に遷移させるということらしい。

この励起された水素原子というのが、プロトン(H+)とどう違うのかがわからない。別にプロトンという言葉を使わなくても良いのだが、「それはプロトンとどう違うのですか」と聞かれると、言葉に詰まってしまう。

ただ、水素分子というのは陽子1個に電子1個の構造だから、励起されたら、もう一つ上の電子軌道などないはずだ。何処かにすっ飛んでいってしまうに違いない。

だから「結果としては水素の励起は裸の陽子(プロトン)の生成につながるのではないか」と、とりあえずは考えておく。

そこでまずはプロトンのお勉強。

ウィキペディアを見るといきなり困ってしまう。

物理学においてはハドロンの一種である陽子のことを指す。

化学においては水素イオン、特に軽水素の陽イオン(陽子に同じ)を指す。

要するに陽イオンのことで、陽子と同じらしいが、ハドロンてなんだ、軽水素ってなんだ? そもそも陽子がなぜ陽イオンなんだ。

ウィキにはこれしか書いてない。

プロトンってなに?-NPO法人プロトン医学研究所

というページが分りやすい。最終的には我が田に水を引く文章なので何処まで信じて良いものやら判断しかねるが、それは後から訂正していけば良い。

水分子が解離したOH-とH+に共通して存在する“ H+ ”の水素原子を「プロトン」とよんでいます。
プロトンは、この世の最初の物質(原子番号1)です。「プロトン」はギリシャ語で最初のものという意味で、あらゆる物質はプロトンを出発点として誕生しています。

ということで、とてもわかり易い。プロトンは物理学的には原子核が陽子1個でできている元素(すなわち水素)だということになるし、化学的には陽性荷電した(電子を失った)水素原子ということになる。

水分子がエネルギー反応によって素粒子化する現象を「解離」と言います。

宇宙誕生の137億年前、水分子はビッグバンのエネルギーを受け継いだ爆鳴気反応によって生成されました。
この時、電子放電を受けた水素原子は、プラスの電荷を持って水素イオン(H+)となり、マイナスの電荷を持った水酸基(OH-)とともに、電子(e-)を伴って放出され液体となりました。
その結果、水素原子は電子雲に囲まれてプロトン&電子(H++e-)となり、溶液中において物質性を失い反応性の高いエネルギー体になったと考えられます。

ということで、爆鳴気反応とか電子雲とか良く分からないが、なにか魅惑的な雰囲気。

水の構造

この絵は右端がよく分からないが、エネルギー次第でOH+Hになったり、O+H+Hになったりするのかもしれない。

水の諸相

この図はもっと分からない。

右側の四角で、水は温度によって個体・液体・気体になるが、エネルギー負荷の多少によって分子相・原子相・イオン相・素粒子相に構造を変えるということか。

以下がその説明。

「特殊な電場」として、高エネルギーを負荷された時空を考えてみましょう。
そこにおける水は、化学的な影響よりも電気化学的な影響を強く受けるようになります。
水素イオンであるプロトン(H+)は、電子雲に囲まれて独特な振る舞い見せるようになります。

これが図1の右端の二つの場合(特に下の場合)なのだろう。


ここからあとは「プロトン水」の宣伝になっていく。

なお、水を溶質と溶媒に分ける考えは、おそらく著者独自のものだろう。


それにしてもまだ分からないところがある。水にエネルギーを与えて酸素と水素に分ける、というのが光合成の第一段階の基本だ。

我々は中学の理科の実験で水の電気分解を習った。相当の電圧だったように覚えている。手を漬ければビリっとするくらいの圧だ。

それと同じ原理で光エネルギーを使って水を分解しようというのだが、光子のエネルギーというのは何ほどのものなのか。

ブクブクと湧いてくる酸素を象のおならとしたら、蚊のおならほどもないのではないかという疑問。

もう一つは、電気分解には必ず触媒が必要なのだが、光エネルギーによる水素の発生には触媒はいらないのか、というのも気になる。

結局、光エネルギーの吸収からH+の発生までの道はほとんど究明が進んでいないことになる。