Большинству студентов процесс фотосинтеза, выполняемый растениями, водорослями и некоторыми видами бактерий, известен как процесс, с помощью которого они производят пищу (существа автотрофы). Однако такие студенты не очень понимают, как происходит этот тип реакции и как она влияет на питание растений. Понять этот феномен фотосинтеза необходимо химически.
Растение удаляет воду и некоторые неорганические молекулы (соединения, не содержащие углерода в качестве основного элемента). его структуры, за некоторыми исключениями) из почвы через корень и вместе с углекислым газом (углекислый газ - CO2) поглощаются растениями, и в присутствии света затем образуются органические молекулы (структуры, содержащие углерод в качестве основного элемента). Примером продуцируемой органической молекулы является глюкоза (C6ЧАС12О6), которые в результате других преобразований образуют крахмал, целлюлозу, белки, аминокислоты и другие составляющие овощей:
6CO2 (г) + 6H2О(1) + солнечный свет → C6ЧАС12О6 (водн.) + 6O2 (г)
Как уже говорилось, для фотосинтеза необходимо, чтобы солнечная энергия поглощалась растением. Это достигается за счет его пигментов - веществ, которые при воздействии света излучают определенный цвет. Основной пигмент растений - это хлорофилл, структура которого показана ниже. Его структура сложная, с ионом Mg.2+ координируется в центральной полости, и именно этот пигмент отвечает за зеленый цвет растений, потому что он поглощают длины волн красного, оранжевого, синего и фиолетового цветов, но отражают большую часть света зеленый.
Хлорофилл и другие фотосинтетические пигменты (например, каротиноиды и фикобилины) поглощают фотоны, что приводит к возбуждению электронов в их молекулах, то есть поглощению энергии и прыжку на орбиту, расположенную дальше от ядра атома, с более высоким энергетическим уровнем. Эти электроны передаются в цепь переноса электронов для использования в производстве АТФ (аденозинтрифосфата), а затем в синтезе сахаров.
Затем молекула воды разрушается (окисление), и водород поставляет электроны пигментам, в данном случае хлорофиллу, который потерял свои возбужденные электроны. При разрыве воды также будет высвобождение O2. Фактически, интересно отметить, что практически весь кислород, присутствующий в атмосфере, поступает в результате фотосинтеза.
Полученная энергия затем используется для преобразования (восстановления) молекул CO.2 в сложных соединениях, таких как углеводы и биомасса.
Общая реакция фотосинтеза:
нКО2 + нГн2O + солнечный свет →{CH2O}нет + нет2
Смотрите, что эта реакция является реакцией окислительно-восстановительный потенциал, потому что кислород подвергся окислению, и его Nox (степень окисления - электрический заряд химического вещества) увеличился, то есть он потерял электроны. С другой стороны, водород восстанавливается, то есть приобретает электроны.
С точки зрения химической реакции фотосинтез противоположен дыханию гетеротрофных существ (существ, в том числе человека, которые не производят себе еду, но нуждаются в энергии из других источников, например, путем подкормки растений и животные).
В процессе фотосинтеза из света, воды и углекислого газа синтезируются органические молекулы и выделяется кислород. В нашем случае мы потребляем других существ и кислород, чтобы получить энергию для дыхания, в котором образуются вода и углекислый газ.
Кроме того, когда растение разлагается, оно превращается в глюкозу, и со временем глюкоза снова образует CO.2, в реакции, которая не является обратной реакцией фотосинтеза, и углекислый газ вернется в атмосферу.
Итак, у нас есть углеродный цикл.
Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет
Источник: Бразильская школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/reacao-quimica-envolvida-na-fotossintese.htm