De meeste studenten kennen het fotosyntheseproces dat wordt uitgevoerd door planten, algen en bepaalde soorten bacteriën als de proces waarmee ze hun voedsel produceren (wezens) autotrofen). Dergelijke studenten begrijpen echter niet goed hoe dit soort reacties ontstaat en hoe het resulteert in plantenvoeding. Het is noodzakelijk om dit fenomeen van fotosynthese chemisch te begrijpen.
De plant verwijdert water en sommige anorganische moleculen (verbindingen die geen koolstof als hoofdelement hebben) van zijn structuur, op enkele uitzonderingen na) uit de grond via de wortel en, samen met kooldioxide (kooldioxide - CO2) geabsorbeerd door planten en in aanwezigheid van licht worden vervolgens organische moleculen geproduceerd (structuren die koolstof als hoofdelement bevatten). Een voorbeeld van een geproduceerd organisch molecuul is glucose (C6H12O6), die door andere transformaties zetmeel, cellulose, eiwitten, aminozuren en andere bestanddelen van groenten zullen vormen:
6CO2(g) + 6H2O(1) + zonlicht → C6H12O6(aq) + 6O2(g)
Zoals gezegd is het voor fotosynthese noodzakelijk dat zonne-energie door de plant wordt opgenomen. Dit wordt gedaan door zijn pigmenten, stoffen die worden gekenmerkt door het afgeven van een bepaalde kleur bij blootstelling aan licht. Het belangrijkste pigment van planten is de chlorofyl, waarvan de structuur hieronder wordt weergegeven. De structuur is complex, met een Mg-ion2+ gecoördineerd in de centrale holte, en het is dit pigment dat verantwoordelijk is voor de groene kleur van de planten, omdat het absorberen de golflengten van rood, oranje, blauw en violet, maar reflecteren veel van het licht groen.
Chlorofyl en andere fotosynthetische pigmenten (zoals carotenoïden en de phycobilins) absorberen fotonen, waardoor de elektronen in hun moleculen opgewonden raken, dat wil zeggen, energie absorberen en naar een baan verder weg van de atoomkern springen, met een hoger energieniveau. Deze elektronen worden doorgegeven aan de elektronentransportketen om te worden gebruikt bij de productie van ATP (adenosinetrifosfaat) en vervolgens bij de synthese van suikers.
Het watermolecuul wordt dan afgebroken (oxidatie) en de waterstof levert elektronen aan de pigmenten, in dit geval aan chlorofyl, dat zijn aangeslagen elektronen heeft verloren. Als het water breekt, komt er ook O. vrij2. Het is zelfs interessant om op te merken dat vrijwel alle zuurstof in de atmosfeer afkomstig is van fotosynthese.
De verkregen energie wordt vervolgens gebruikt om de CO-moleculen te transformeren (reduceren)2 in complexe verbindingen zoals koolhydraten en biomassa.
Generieke fotosynthesereactie:
nCO2 + nH2O+ zonlicht →{CH2O}Nee + neeO2
Zie dat deze reactie een reactie is van redox, omdat de zuurstof een oxidatie onderging en zijn Nox (oxidatiegetal - elektrische lading van de chemische soort) toenam, dat wil zeggen, het verloor elektronen. Waterstof daarentegen verminderde, dat wil zeggen, het kreeg elektronen.
Vanuit het oogpunt van chemische reactie is fotosynthese het tegenovergestelde van ademhaling die wordt uitgevoerd door heterotrofe wezens (wezens, inclusief de mens, die hun eigen voedsel niet produceren, maar die energie uit andere bronnen moeten halen, zoals door planten te voeden en dieren).
Bij fotosynthese, uit licht, water en koolstofdioxide, worden organische moleculen gesynthetiseerd en komt zuurstof vrij. In ons geval verbruiken we andere wezens en zuurstof om energie te verkrijgen om te ademen, waarin water en koolstofdioxide worden gevormd.
Ook, wanneer de plant uiteenvalt, verandert het in glucose en na verloop van tijd zal de glucose weer CO vormen.2, in een reactie die niet de omgekeerde reactie is van fotosynthese en koolstofdioxide zal terugkeren naar de atmosfeer.
We hebben dus de koolstofcyclus.
Door Jennifer Fogaça
Afgestudeerd in scheikunde
Bron: Brazilië School - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm
