A legtöbb hallgató a növények, algák és bizonyos baktériumfajok által végzett fotoszintézis folyamatot ismeri az a folyamat, amellyel előállítják ételeiket (lények autotrófák). Az ilyen hallgatók azonban nem igazán értik, hogy az ilyen típusú reakciók hogyan fordulnak elő, és hogyan eredményezik a növények táplálkozását. Kémiailag meg kell érteni a fotoszintézis jelenségét.
A növény eltávolítja a vizet és néhány szervetlen molekulát (olyan vegyületeket, amelyek fő eleme nem a szén felépítése a talajból a gyökérzeten keresztül és a szén-dioxiddal (szén-dioxid - CO2), amelyeket a növények elnyelnek és fény jelenlétében, akkor szerves molekulák keletkeznek (olyan struktúrák, amelyek fő elemként szenet tartalmaznak). Az előállított szerves molekulára példa a glükóz (C6H12O6), amely más átalakulások révén keményítőt, cellulózt, fehérjéket, aminosavakat és a zöldségek egyéb alkotóelemeit képezi:
6CO2. g) + 6H2O(1) + napfény → C6H12O6 (aq) + 6O2. g)
Mint említettük, a fotoszintézis bekövetkezéséhez szükséges, hogy a napenergiát elnyeli a növény. Ezt pigmentjei teszik meg, amelyek olyan anyagok, amelyekre jellemző, hogy fény hatására bizonyos színt bocsátanak ki. A növények fő pigmentje a
klorofill, amelynek felépítése az alábbiakban látható. Szerkezete összetett, Mg ionnal rendelkezik2+ koordinálva van a központi üregben, és ez a pigment felelős a növények zöld színéért, mert ez elnyeli a vörös, a narancs, a kék és az ibolya hullámhosszait, de a fény nagy részét visszaverik zöld.
Klorofill és más fotoszintetikus pigmentek (mint pl karotinoidok és a phycobilinok) elnyeli a fotonokat, ami miatt molekuláik elektronjai izgatottá válnak, vagyis energiát nyelnek el, és az atommagtól távolabb eső, magasabb energiaszintű pályára ugranak. Ezeket az elektronokat az ATP (adenozin-trifoszfát) előállításához, majd a cukrok szintéziséhez felhasználandó elektrontranszportláncba továbbítják.
Ezután a vízmolekula lebomlik (oxidáció), és a hidrogén elektronokkal látja el a pigmenteket, jelen esetben a klorofillt, amely elvesztette gerjesztett elektronjait. A víz megtörésében O is felszabadul2. Valójában érdekes megjegyezni, hogy a légkörben gyakorlatilag az összes oxigén fotoszintézisből származik.
A kapott energiát ezután felhasználják a CO molekulák átalakítására (redukciójára)2 összetett vegyületekben, például szénhidrátokban és biomasszában.
Általános fotoszintézis reakció:
nCO2 + nH2O + napfény →{CH2O}nem + nO2
Lásd, hogy ez a reakció a redox, mert az oxigén oxidáción ment keresztül, és Nox-ja (oxidációs száma - a vegyi anyagok elektromos töltése) megnőtt, vagyis elvesztette az elektronokat. A hidrogén viszont redukálódott, vagyis elektronokat nyert.
A kémiai reakció szempontjából a fotoszintézis ellentétes a heterotróf lények (lények, beleértve az embert, akik nem saját ételt állítanak elő, de akiknek más forrásokból kell energiát meríteniük, például növények etetésével és állatok).
A fotoszintézis során fényből, vízből és szén-dioxidból szerves molekulák szintetizálódnak és oxigén szabadul fel. Esetünkben más lényeket és oxigént fogyasztunk, hogy energiát kapjunk a légzéshez, amelyben víz és szén-dioxid képződik.
Továbbá, amikor a növény lebomlik, glükózzá válik, és idővel a glükóz ismét CO-t képez.2, olyan reakcióban, amely nem a fotoszintézis és a szén-dioxid inverz reakciója, visszatér a légkörbe.
Tehát megvan a szén körforgása.
Írta: Jennifer Fogaça
Kémia szakon végzett
Forrás: Brazil iskola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm