Většina studentů zná proces fotosyntézy prováděný rostlinami, řasami a určitými druhy bakterií proces, kterým produkují své jídlo (bytosti autotrofy). Tito studenti však nechápou, jak k tomuto typu reakce dochází a jak vede k výživě rostlin. Tento fenomén fotosyntézy je nutné chápat chemicky.
Rostlina odstraňuje vodu a některé anorganické molekuly (sloučeniny, které nemají uhlík jako hlavní prvek její struktury, až na několik výjimek) z půdy kořenem a společně s oxidem uhličitým (oxid uhličitý - CO2) absorbované rostlinami a za přítomnosti světla se poté vytvářejí organické molekuly (struktury, které jako hlavní prvek obsahují uhlík). Příkladem vyrobené organické molekuly je glukóza (C6H12Ó6), které prostřednictvím dalších transformací vytvoří škrob, celulózu, bílkoviny, aminokyseliny a další složky zeleniny:
6CO2 (g) + 6 hodin2Ó(1) + sluneční světlo → C.6H12Ó6 (aq) + 6O2 (g)
Jak již bylo uvedeno, pro fotosyntézu je nutné, aby rostlina absorbovala sluneční energii. Toho se dosahuje pomocí jeho pigmentů, což jsou látky charakterizované tím, že při působení světla emitují určitou barvu. Hlavním pigmentem rostlin je
chlorofyl, jehož struktura je uvedena níže. Jeho struktura je složitá, s iontem Mg2+ koordinován v centrální dutině, a je to tento pigment, který je zodpovědný za zelenou barvu rostlin, protože to absorbovat vlnové délky červené, oranžové, modré a fialové, ale odrážejí velkou část světla zelená.
Chlorofyl a další fotosyntetické pigmenty (např karotenoidy a fykobiliny) absorbují fotony, což způsobuje, že se elektrony v jejich molekulách vzrušují, tj. absorbují energii a skočí na oběžnou dráhu dále od atomového jádra s vyšší úrovní energie. Tyto elektrony jsou přenášeny do elektronového transportního řetězce, aby mohly být použity při výrobě ATP (adenosintrifosfát) a poté při syntéze cukrů.
Molekula vody se poté rozloží (oxiduje) a vodík dodává elektrony do pigmentů, v tomto případě do chlorofylu, který ztratil své vzrušené elektrony. Když voda praskne, dojde také k uvolnění O2. Ve skutečnosti je zajímavé poznamenat, že prakticky veškerý kyslík přítomný v atmosféře pochází z fotosyntézy.
Získaná energie se poté použije k transformaci (redukci) molekul CO2 ve složitých sloučeninách, jako jsou sacharidy a biomasa.
Obecná fotosyntetická reakce:
nCO2 + nH2O + sluneční světlo →{CH2Ó}Ne + ne2
Podívejte se, že tato reakce je reakcí redox, protože kyslík prošel oxidací a jeho Nox (oxidační číslo - elektrický náboj chemických látek) vzrostl, to znamená, že ztratil elektrony. Vodík se naopak snížil, to znamená, že získal elektrony.
Z pohledu chemické reakce je fotosyntéza opakem dýchání prováděného heterotrofními bytostmi (bytostmi, včetně člověka, kteří neprodukují vlastní jídlo, ale potřebují čerpat energii z jiných zdrojů, například krmením rostlin a zvířata).
Při fotosyntéze se ze světla, vody a oxidu uhličitého syntetizují organické molekuly a uvolňuje se kyslík. V našem případě konzumujeme jiné bytosti a kyslík, abychom získali energii pro dýchání, ve které se tvoří voda a oxid uhličitý.
Když se rostlina rozloží, přemění se také na glukózu a v průběhu času bude glukóza znovu vytvářet CO.2Při reakci, která není inverzní reakcí fotosyntézy, se oxid uhličitý vrátí do atmosféry.
Takže máme uhlíkový cyklus.
Autor: Jennifer Fogaça
Vystudoval chemii
Zdroj: Brazilská škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm