Enamik õpilasi tunneb taimede, vetikate ja teatud bakteriliikide fotosünteesiprotsessi protsess, mille käigus nad oma toitu toodavad (olendid autotroofid). Kuid sellised õpilased ei saa tegelikult aru, kuidas seda tüüpi reaktsioon toimub ja kuidas see põhjustab taimede toitumist. Seda fotosünteesi nähtust on vaja mõista keemiliselt.
Taim eemaldab vee ja mõned anorgaanilised molekulid (ühendid, mille põhielemendiks ei ole süsinik) (välja arvatud mõned erandid) mullast juurest läbi ja koos süsinikdioksiidiga (süsinikdioksiid - CO2), mida taimed imavad ja valguse juuresolekul, siis tekivad orgaanilised molekulid (struktuurid, mis sisaldavad süsinikku põhielemendina). Toodetud orgaanilise molekuli näiteks on glükoos (C6H12O6), mis muude muundumiste kaudu moodustab tärklise, tselluloosi, valgud, aminohapped ja köögivilja muud koostisosad:
6CO2 g) + 6H2O(1) + päikesevalgus → C6H12O6 (aq) + 6O2 g)
Nagu öeldud, on fotosünteesi toimumiseks vaja, et taim neelaks päikeseenergiat. Seda teevad selle pigmendid, mis on ained, mida iseloomustab valguse käes teatud värvi eritamine. Taimede peamine pigment on
klorofüll, mille struktuur on näidatud allpool. Selle struktuur on keeruline, Mg-iooniga2+ koordineeritud keskõõnes ja just see pigment vastutab taimede rohelise värvi eest, sest see neelavad punase, oranži, sinise ja violetse lainepikkused, kuid peegeldavad palju valgust roheline.
Klorofüll ja muud fotosünteetilised pigmendid (nt karotenoidid ja phükobiliinid) neelavad footoneid, mis paneb nende molekulide elektronid erutuma, see tähendab, et nad neelavad energiat ja hüppavad kõrgema energiatasemega aatomituumast kaugemale orbiidile. Need elektronid edastatakse elektronitranspordiahelasse, mida kasutatakse ATP (adenosiinitrifosfaadi) tootmiseks ja seejärel suhkrute sünteesiks.
Seejärel lagundatakse veemolekul (oksüdeerumine) ja vesinik varustab pigmente elektronidega, antud juhul klorofülliga, mis on kaotanud ergastatud elektronid. Vee purunemisel toimub ka O vabanemine2. Tegelikult on huvitav märkida, et praktiliselt kogu atmosfääris leiduv hapnik pärineb fotosünteesist.
Saadud energiat kasutatakse seejärel CO molekulide transformeerimiseks (redutseerimiseks)2 keerulistes ühendites nagu süsivesikud ja biomass.
Üldine fotosünteesi reaktsioon:
nCO2 + nH2O + päikesevalgus →{CH2O}ei + nO2
Vaadake, et see reaktsioon on redoks, kuna hapnik oksüdeerus ja selle Nox (oksüdatsiooninumber - keemiliste liikide elektrilaeng) kasvas, see tähendab, et see kaotas elektronid. Vesinik seevastu redutseerus ehk sai elektrone.
Keemilise reaktsiooni seisukohalt on fotosüntees vastupidine heterotroofsete olendite (olendid, sealhulgas inimene, kes ise toitu ei tooda, kuid kellel on vaja ammutada energiat muudest allikatest, näiteks taimede toitmisega ja loomad).
Fotosünteesis sünteesitakse valgusest, veest ja süsinikdioksiidist orgaanilised molekulid ja vabaneb hapnik. Meie puhul tarbime hingamiseks energia saamiseks teisi olendeid ja hapnikku, milles moodustuvad vesi ja süsinikdioksiid.
Samuti muutub taim lagunedes glükoosiks ja aja jooksul moodustab glükoos taas CO.2, reaktsioonis, mis ei ole fotosünteesi pöördreaktsioon, naaseb atmosfääri süsinikdioksiid.
Nii et meil on süsinikuringe.
Autor Jennifer Fogaça
Lõpetanud keemia
Allikas: Brasiilia kool - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm