Fotolýza

Čo je fotólysis?

Ten fotolýza Je to chemický proces, prostredníctvom ktorého absorpcia svetla (žiarivá energia) umožňuje prasknutie molekuly v menších komponentoch. To znamená, že svetlo poskytuje energiu potrebnú na to, aby sa molekula rozpadla do častí, ktoré ju skladajú. Je známy aj s názvami fotód alebo názvov fotodisociacie.

Napríklad vodná fotolýza je nevyhnutná pre existenciu zložitých foriem života na planéte. Toto je vykonávané rastlinami pomocou slnečného žiarenia.

Ruptúra ​​molekúl vody (H₂o) poskytuje v dôsledku molekulárneho kyslíka (alebo₂): Vodík sa používa na zníženie skladovania energie.

Vo všeobecnosti môžeme povedať, že fotolitické reakcie zahŕňajú absorpciu fotónu. Vychádza z žiarivej energie rôznych vlnových dĺžok, a preto s rôznym množstvom energie.

Akonáhle je fotón absorbovaný, môžu sa stať dve veci. V jednom z nich je molekula absorbovaná energia, je nadšená a potom končí relaxáciou. Na druhej strane táto energia umožňuje prasknutie chemickej väzby. Toto je fotolýza.

Tento proces je možné spojiť s tvorbou iných odkazov. Rozdiel medzi absorpciou, ktorá generuje zmeny v tej, ktorá sa nenazýva kvantový výkon.

Je to konkrétne pre každý fotón, pretože závisí od zdroja emisií energie. Kvantový výťažok je definovaný ako počet molekúl reaktantu modifikovaných absorbovaným fotónom.

Fotolýza u živých bytostí

Fotolýza vody nie je niečo, čo sa stáva spontánne. To znamená, že slnečné svetlo nerozbije vodíkové väzby s kyslíkom, pretože. Fotolýza vody nie je niečo, čo sa jednoducho vyskytuje, je hotové. A živé organizmy schopné vykonávať fotosyntézu.

Na vykonanie tohto procesu sa fotosyntetické organizmy uchýlili k tak -zavolaným reakciám fotosyntézy svetla. A na dosiahnutie tohto cieľa používajú, samozrejme, biologické molekuly, z ktorých najdôležitejšie je chlorofyl p680.

Pri reakcii na Sto -Called Hill niekoľko elektrónov dopravných reťazcov umožňuje vodu získať molekulárny kyslík, energiu v tvare ATP a redukciu energie vo forme NADPH.

Posledné dva produkty tejto svetelnej fázy sa použijú vo fáze tmy fotosyntézy (alebo cyklu Calvin) na asimiláciu CO₂ a produkciu uhľohydrátov (cukry).

Fotosystémy I a II

Tieto dopravné reťazce sa nazývajú fotosystémy (I a II) a ich komponenty sa nachádzajú v chloroplastoch. Každý z nich používa rôzne pigmenty a absorbuje svetlo rôznych vlnových dĺžok.

Centrálnym prvkom celého konglomerátu je stredisko zberateľa svetla tvorené dvoma typmi chlorofylu (A a B), rôznymi karotenoidmi a proteínom 26 kDa.

Zachytené fotóny sa potom prenesú do reakčných centier, v ktorých sa vyskytujú vyššie uvedené reakcie.

Molekulárny vodík

Ďalším spôsobom, akým živé bytosti používali vodnú fotolýzu, zahŕňa tvorbu molekulárneho vodíka (H₂).

Aj keď živé bytosti môžu produkovať molekulárny vodík iným spôsobom (napríklad pôsobením enzýmu formiahdrogenoliasa baktérií), výroba z vody je jednou z najlacnejších a najúčinnejších.

Toto je proces, ktorý sa javí ako ďalší alebo nezávislý ďalší krok k hydrolýze vody. V tomto prípade sú organizmy, ktoré dokážu vykonávať ľahké reakcie.

Použitie H⁺ (protóny) a E- (elektróny) odvodené od vodnej fotolýzy na vytvorenie h₂ Bolo hlásené iba v cyanobaktériách a zelených rianoch. V nepriamej forme výroba H₂ Je to po fotolýze vody a tvorbe uhľohydrátov.

Vykonávajú ich oba druhy organizmov. Ďalším spôsobom, priama fotolýza, je ešte zaujímavejšia a vykonáva sa iba mikro riasami.

Priama fotolýza zahŕňa smerovanie elektrónov odvodených od rozpadu fotosystém II priamo do HA produkujúceho enzýmu H₂ (Vodíka).

Tento enzým je však veľmi náchylný na prítomnosť alebo₂. Biologická produkcia molekulárneho vodíka v dôsledku vodnej fotolýzy je aktívna oblasť výskumu. Jeho cieľom je poskytnúť lacné a čisté alternatívy výroby energie.

Nebiologická fotolýza

Degradácia ozónu ultrafialovým svetlom

Jedným z najštudovanejších nebiologických a spontánnych fotólysis je degradácia ozónu ultrafialovým svetlom (UV). Ozón, kyslíkový azeotropo, sa skladá z troch atómov prvku.

Ozón je prítomný v rôznych oblastiach atmosféry, ale hromadí sa v jednom, ktorý nazývame Ozonesfera. Táto vysoká koncentrácia ozónu chráni všetky formy života pred škodlivými účinkami UV svetla.

Aj keď UV svetlo zohráva dôležitú úlohu pri generácii a degradácii ozónu, predstavuje jeden z najviac symbolových prípadov molekulárnej prasknutia žiarivou energiou.

Na jednej strane to znamená, že nielen viditeľné svetlo je schopné poskytnúť aktívne fotóny na degradáciu. Okrem toho spolu s biologickými aktivitami na tvorbu životne dôležitej molekuly prispieva k existencii a regulácii kyslíkového cyklu.

Ďalšie procesy

Fotodisociacia je tiež hlavným zdrojom prerušenia molekúl v medzihviezdnom priestore. Iné procesy fotólysis, tentoraz manipulované ľudskou bytosťou, majú priemyselný a vedecký, základný a aplikovaný význam.

Fotodegradácia zlúčenín antropického pôvodu vo vodách sa zvyšuje pozornosť. Ľudská aktivita určuje, že pri mnohých príležitostiach antibiotiká, lieky, pesticídy a iné zlúčeniny syntetického pôvodu končia vo vode.

Jedným zo spôsobov, ako zničiť alebo aspoň znížiť, aktivita týchto zlúčenín je reakcie, ktoré zahŕňajú použitie svetlej energie na prelomenie špecifických väzieb týchto molekúl.

V biologických vedách je veľmi bežné nájsť komplexné fotoreaktívne zlúčeniny. Akonáhle sú prítomné v bunkách alebo tkanivách, niektoré z nich sú podrobené určitému typu žiarenia svetla, aby ich prerušili.

To generuje vzhľad inej zlúčeniny, ktorej monitorovanie alebo detekcia nám umožňuje odpovedať na mnoho základných otázok.

V iných prípadoch štúdia zlúčenín odvodených z fotodisociačnej reakcie pripojenej k detekčnému systému umožňuje vykonanie globálnych komplexných zložených štúdií.

Odkazy

1. Brodbelt, J. Siež. Fotodissociačná hmotnostná spektrometria: nové nástroje na charakterizáciu biologických molekúl. Recenzie chemickej spoločnosti.
2. Cardona, T., Shao, s., Nixon, P. J. Vylepšenie fotosyntézy v rastlinách: Svetelné reakcie. Eseje v biochémii.