Fotolisis

Apa itu Photólysis?

The Fotolisis Ini adalah proses kimia di mana penyerapan cahaya (tenaga berseri) membolehkan pecah molekul dalam komponen yang lebih kecil. Iaitu, cahaya memberikan tenaga yang diperlukan untuk molekul untuk memasuki bahagian -bahagian yang mengarangnya. Ia juga dikenali dengan fotod -komposisi atau nama photodisociation.

Sebagai contoh, fotolisis air adalah penting untuk kewujudan bentuk kehidupan yang kompleks di planet ini. Ini dijalankan oleh tumbuh -tumbuhan menggunakan cahaya matahari.

Pecah molekul air (H₂O) menyediakan hasil oksigen molekul (atau₂): Hidrogen digunakan untuk mengurangkan penyimpanan kuasa.

Secara umum, kita boleh mengatakan bahawa tindak balas fotolitik melibatkan penyerapan foton. Ini datang dari tenaga berseri dari panjang gelombang yang berbeza, dan, oleh itu, dengan jumlah tenaga yang berbeza.

Setelah foton diserap, dua perkara boleh berlaku. Di salah satu daripada mereka, molekul menyerap tenaga, teruja dan kemudian berakhir santai. Di pihak yang lain, tenaga itu membolehkan pecah ikatan kimia. Ini adalah fotolisis.

Proses ini dapat ditambah pula dengan pembentukan pautan lain. Perbezaan antara penyerapan yang menghasilkan perubahan kepada satu yang tidak dipanggil prestasi kuantum.

Ia khusus untuk setiap foton kerana ia bergantung pada sumber pelepasan tenaga. Hasil kuantum ditakrifkan sebagai bilangan molekul reaktan yang diubahsuai oleh foton yang diserap.

Fotolisis dalam makhluk hidup

Fotolisis air bukan sesuatu yang berlaku secara spontan. Iaitu, cahaya matahari tidak memecahkan ikatan hidrogen dengan oksigen kerana. Fotolisis air bukan sesuatu yang berlaku, ia dilakukan. Dan organisma hidup yang mampu menjalankan fotosintesis.

Untuk melaksanakan proses ini, organisma fotosintesis menggunakan reaksi -reaksi yang disebutkan dari cahaya fotosintesis. Dan untuk mencapai matlamat yang mereka gunakan, jelas, molekul biologi, yang paling penting ialah klorofil p680.

Dalam reaksi bukit yang dipanggil, beberapa rantai penghantar elektron membolehkan air mendapatkan oksigen molekul, tenaga berbentuk ATP, dan kuasa reducer dalam bentuk NADPH.

Dua produk terakhir fasa bercahaya ini akan digunakan dalam fasa kegelapan fotosintesis (atau kitaran Calvin) untuk mengasimilasikan CO₂ dan menghasilkan karbohidrat (gula).

Photosystems I dan II

Rantai penghantar ini dipanggil Photosystems (I dan II) dan komponen mereka terletak di kloroplas. Masing -masing menggunakan pigmen yang berbeza, dan menyerap cahaya panjang gelombang yang berbeza.

Elemen utama keseluruhan konglomerat adalah pusat pemungut cahaya yang dibentuk oleh dua jenis klorofil (A dan B), karotenoid yang berbeza dan protein 26 kDa.

Foton yang ditangkap kemudian dipindahkan ke pusat tindak balas di mana tindak balas yang disebutkan di atas.

Hidrogen molekul

Cara lain di mana makhluk hidup telah menggunakan fotolisis air melibatkan penjanaan hidrogen molekul (h₂).

Walaupun makhluk hidup dapat menghasilkan hidrogen molekul dengan cara lain (contohnya, dengan tindakan bakteria enzim formiahydrogenolia), pengeluaran dari air adalah salah satu yang paling murah dan paling efisien.

Ini adalah proses yang muncul sebagai langkah tambahan tambahan atau bebas untuk hidrolisis air. Dalam kes ini, organisma yang dapat menjalankan reaksi cahaya mampu melakukan sesuatu tambahan.

Penggunaan h⁺ (proton) dan e- (elektron) yang diperolehi dari fotolisis air untuk membuat h₂ Ia hanya dilaporkan dalam sianobakteria dan alga hijau. Dalam bentuk tidak langsung, pengeluaran h₂ Ia adalah selepas fotolisis air dan penjanaan karbohidrat.

Mereka dijalankan oleh kedua -dua jenis organisma. Cara lain, fotolisis langsung, lebih menarik dan hanya dilakukan oleh microalgae.

Fotolisis langsung melibatkan penyaluran elektron yang diperolehi daripada pecahan cahaya fotosistem II terus ke enzim HA yang menghasilkan H H₂ (Hidrogenase).

Enzim ini, bagaimanapun, sangat mudah terdedah kepada kehadiran atau₂. Pengeluaran biologi hidrogen molekul disebabkan oleh fotolisis air adalah kawasan penyelidikan aktif. Ia bertujuan untuk menyediakan alternatif penjanaan tenaga yang murah dan bersih.

Non -biologi fotolisis

Degradasi ozon oleh cahaya ultraviolet

Salah satu photólysis yang tidak dikaji dan spontan adalah degradasi ozon oleh cahaya ultraviolet (UV). Ozon, azeotropo oksigen, terdiri daripada tiga atom elemen.

Ozon hadir di pelbagai kawasan atmosfera, tetapi terkumpul dalam satu yang kita panggil Ozonesfera. Kawasan ozon yang tinggi ini melindungi semua bentuk kehidupan dari kesan berbahaya cahaya UV.

Walaupun cahaya UV memainkan peranan penting dalam kedua -dua generasi dan dalam kemerosotan ozon, ia mewakili salah satu kes yang paling lambang pecah molekul oleh tenaga berseri.

Di satu pihak, ia menunjukkan bahawa bukan sahaja cahaya yang dapat dilihat dapat memberikan foton aktif untuk degradasi. Di samping itu, bersama -sama dengan aktiviti biologi untuk penjanaan molekul penting, ia menyumbang kepada kewujudan dan peraturan kitaran oksigen.

Proses lain

Photodisociation juga merupakan sumber utama memecahkan molekul di ruang interstellar. Proses photólysis lain, kali ini dimanipulasi oleh manusia, mempunyai kepentingan perindustrian dan saintifik, asas dan diterapkan.

Fotodegradasi sebatian asal antropik di perairan mendapat perhatian yang semakin meningkat. Aktiviti manusia menentukan bahawa, pada banyak kesempatan, antibiotik, ubat, racun perosak dan sebatian lain yang berasal dari sintetik, berakhir di dalam air.

Salah satu cara untuk memusnahkan, atau sekurang -kurangnya berkurangan, aktiviti sebatian ini adalah melalui tindak balas yang melibatkan penggunaan tenaga cahaya untuk memecahkan hubungan tertentu molekul tersebut.

Dalam sains biologi, sangat biasa untuk mencari sebatian photoreaktif yang kompleks. Setelah hadir dalam sel atau tisu, sesetengahnya tertakluk kepada beberapa jenis radiasi cahaya untuk memecahkannya.

Ini menghasilkan kemunculan sebatian lain, yang pemantauan atau pengesanannya membolehkan kita menjawab banyak soalan asas.

Dalam kes lain, kajian sebatian yang diperolehi daripada tindak balas photodisociation yang dilampirkan pada sistem pengesanan membolehkan kajian komposisi kompleks global dijalankan.

Rujukan

1. Brodbelt, J. S. Spektrometri Massa Photodissociation: Alat baru untuk pencirian molekul biologi. Kajian Kimia Masyarakat.
2. Cardona, t., Shao, s., Nixon, ms. J. Meningkatkan fotosintesis dalam tumbuh -tumbuhan: reaksi cahaya. Esei dalam Biokimia.