La plupart des élèves connaissent le processus de photosynthèse effectué par les plantes, les algues et certaines espèces de bactéries comme processus par lequel ils produisent leur nourriture (êtres autotrophes). Cependant, ces étudiants ne comprennent pas vraiment comment ce type de réaction se produit et comment il aboutit à la nutrition des plantes. Il est nécessaire de comprendre chimiquement ce phénomène de photosynthèse.
La plante élimine l'eau et certaines molécules inorganiques (composés qui n'ont pas de carbone comme élément principal de sa structure, à quelques exceptions près) du sol à travers la racine et, avec le dioxyde de carbone (dioxyde de carbone - CO2) absorbées par les plantes et en présence de lumière, des molécules organiques sont alors produites (structures qui contiennent du carbone comme élément principal). Un exemple de molécule organique produite est le glucose (C6H12O6), qui, par d'autres transformations, vont former de l'amidon, de la cellulose, des protéines, des acides aminés et d'autres constituants des végétaux :
6CO2(g) + 6H2O(1) + soleil → C6H12O6(aq) + 6O2(g)
Comme indiqué, pour que la photosynthèse se produise, il est nécessaire que l'énergie solaire soit absorbée par la plante. Cela se fait par ses pigments, qui sont des substances caractérisées par l'émission d'une certaine couleur lorsqu'elles sont exposées à la lumière. Le pigment principal des plantes est le chlorophylle, dont la structure est illustrée ci-dessous. Sa structure est complexe, avec un ion Mg2+ coordonné dans la cavité centrale, et c'est ce pigment qui est responsable de la couleur verte des plantes, car il absorbe les longueurs d'onde du rouge, de l'orange, du bleu et du violet, mais réfléchit une grande partie de la lumière vert.
Chlorophylle et autres pigments photosynthétiques (tels que caroténoïdes et le phycobilines) absorbent des photons, ce qui excite les électrons de leurs molécules, c'est-à-dire qu'ils absorbent de l'énergie et sautent sur une orbite plus éloignée du noyau atomique, avec un niveau d'énergie plus élevé. Ces électrons sont transmis à la chaîne de transport d'électrons pour être utilisés dans la production d'ATP (adénosine triphosphate) puis dans la synthèse de sucres.
La molécule d'eau est alors décomposée (oxydation) et l'hydrogène fournit des électrons aux pigments, en l'occurrence à la chlorophylle, qui a perdu ses électrons excités. Dans la rupture de l'eau il y aura aussi la libération d'O2. En effet, il est intéressant de noter que pratiquement tout l'oxygène présent dans l'atmosphère provient de la photosynthèse.
L'énergie obtenue est ensuite utilisée pour transformer (réduire) les molécules de CO2 dans des composés complexes tels que les glucides et la biomasse.
Réaction de photosynthèse générique :
nCO2 + nH2O+ la lumière du soleil →{CH2O}non + non2
Voir que cette réaction est une réaction de redox, car l'oxygène a subi une oxydation, et son Nox (nombre d'oxydation - charge électrique de l'espèce chimique) a augmenté, c'est-à-dire qu'il a perdu des électrons. L'hydrogène, en revanche, réduisait, c'est-à-dire qu'il gagnait des électrons.
Du point de vue de la réaction chimique, la photosynthèse est le contraire de la respiration effectuée par les êtres hétérotrophes (les êtres, y compris l'homme, qui ne produisent pas leur propre nourriture, mais qui ont besoin de puiser de l'énergie à d'autres sources, comme en nourrissant les plantes et animaux).
Lors de la photosynthèse, à partir de la lumière, de l'eau et du dioxyde de carbone, des molécules organiques sont synthétisées et de l'oxygène est libéré. Dans notre cas, nous consommons d'autres êtres et de l'oxygène pour obtenir de l'énergie pour respirer, dans laquelle se forment de l'eau et du dioxyde de carbone.
De plus, lorsque la plante se décompose, elle se transforme en glucose et, avec le temps, le glucose formera à nouveau du CO.2, dans une réaction qui n'est pas la réaction inverse de la photosynthèse et le dioxyde de carbone retournera dans l'atmosphère.
Nous avons donc le cycle du carbone.
Par Jennifer Fogaça
Diplômé en Chimie
La source: École du Brésil - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm
