Photolyse

Was ist Photólyse?

Der Photolyse Es ist ein chemischer Prozess, durch den Lichtabsorption (Strahlungsenergie) das Bruch eines Moleküls in kleineren Komponenten ermöglicht. Das heißt, das Licht liefert die Energie, die ein Molekül benötigt wird, um in die Teile einzubrechen. Es ist auch mit Fotodes -Kompositions- oder Fotodisoziationsnamen bekannt.

Wasserfotolyse zum Beispiel ist für die Existenz komplexer Lebensformen auf dem Planeten essentiell. Dies wird von Pflanzen mit Sonnenlicht durchgeführt.

Der Bruch von Wassermolekülen (H₂O) liefert als Ergebnis molekularer Sauerstoff (oder₂): Wasserstoff wird zur Reduzierung der Stromspeicherung verwendet.

Im Allgemeinen können wir sagen, dass photolitische Reaktionen die Absorption eines Photons beinhalten. Dies ergibt sich aus einer strahlenden Energie verschiedener Wellenlängen und daher mit unterschiedlichen Energiemengen.

Sobald das Photon absorbiert ist, können zwei Dinge passieren. In einem von ihnen absorbiert das Molekül Energie, wird angeregt und entspannt sich dann. Im anderen. Dies ist Fotolyse.

Dieser Prozess kann mit der Bildung anderer Links gekoppelt werden. Der Unterschied zwischen einer Absorption, die Änderungen zu einer als Quantenleistung genannt.

Es ist speziell für jedes Photon, weil es von der Energieemissionsquelle abhängt. Die Quantenausbeute ist definiert als die Anzahl der Reaktantenmoleküle, die durch absorbiertes Photon modifiziert wurden.

Fotolyse in Lebewesen

Wasserfotolyse ist nicht spontan passiert. Das heißt, Sonnenlicht brechen keine Wasserstoffbrückenbindungen mit Sauerstoff, weil. Wasserfotolyse ist nichts, was einfach auftritt, es wird getan. Und die lebenden Organismen, die die Photosynthese ausführen können.

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Um diesen Prozess durchzuführen, greifen Photosyntheseorganismen auf die sogenannten Reaktionen des Photosyntheselichts zurück. Und um dies zu erreichen, verwenden sie offensichtlich biologische Moleküle, von denen das wichtigste das P680 Chlorophyll ist.

In der sogenannten Hill -Reaktion lassen mehrere Elektronen -Förderketten das Wasser molekularer Sauerstoff, ATP -fischte Energie und Reduzierungsleistung in NADPH -Form erhalten.

Die letzten beiden Produkte dieser leuchtenden Phase werden in der Phase der Dunkelheit der Photosynthese (oder des Calvin -Zyklus) verwendet, um Co₂ zu assimilieren und Kohlenhydrate (Zucker) zu produzieren.

Photosystems I und II

Diese Förderketten werden als Photosysteme (I und II) bezeichnet und ihre Komponenten befinden sich in Chloroplasten. Jeder von ihnen verwendet verschiedene Pigmente und absorbiert das Licht unterschiedlicher Wellenlängen.

Das zentrale Element des gesamten Konglomerats ist das Lichtkollektorzentrum, das aus zwei Arten von Chlorophyll (A und B), verschiedenen Carotinoiden und einem 26 kDa -Protein gebildet wird.

Die erfassten Photonen werden dann in die Reaktionszentren überführt, in denen die oben genannten Reaktionen auftreten.

Molekularer Wasserstoff

Eine andere Möglichkeit, wie Lebewesen Wasserfotolyse verwendet haben₂).

Obwohl Lebewesen molekulare Wasserstoff auf andere Weise produzieren können (z.

Dies ist ein Prozess, der als zusätzlicher oder unabhängiger zusätzlicher Schritt zu dem der Wasserhydrolyse erscheint. In diesem Fall können Organismen, die Lichtreaktionen durchführen können.

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Die Verwendung von H⁺ (Protonen) und E- (Elektronen), die aus der Wasserphotolyse abgeleitet sind, um h zu erzeugen₂ Es wurde nur in Cyanobakterien und grünen Algen berichtet. In der indirekten Form die Produktion von H₂ Es ist nach der Photolyse von Wasser und der Erzeugung von Kohlenhydraten.

Sie werden von beiden Arten von Organismen durchgeführt. Die direkte Fotolyse ist noch interessanter und wird nur von Mikroalgen durchgeführt.

Direkte Fotolyse beinhaltet die Kanalisierung von Elektronen, die von der Lichtaufschlüsselung von Photosystem II direkt an das HA -Produktionsenzym von H abgeleitet sind₂ (Hydrogenase).

Dieses Enzym ist jedoch sehr anfällig für das Vorhandensein von oder₂. Die biologische Produktion von molekularem Wasserstoff aufgrund von Wasserfotolyse ist ein aktiver Forschungsgebiet. Ziel ist es, Alternativen für billige und saubere Energieerzeugung zu bieten.

Nicht -biologische Fotolyse

Ozonabbau durch ultraviolettes Licht

Eine der am häufigsten untersuchten nicht -biologischen und spontanen Photólyse ist die des Ozonabbaus durch ultraviolettes Licht (UV). Ozon, ein Sauerstoff Azeotropo, besteht aus drei Atomen des Elements.

Ozon ist in verschiedenen Bereichen der Atmosphäre vorhanden, akkumuliert sich jedoch in einem, das wir Ozonesfera bezeichnen. Dieser Hochkonzentrationsbereich von Ozon schützt alle Lebensformen vor den schädlichen Auswirkungen des UV -Lichts.

Obwohl das UV -Licht sowohl in der Generation als auch bei der Verschlechterung des Ozons eine wichtige Rolle spielt, ist es eines der emblematischsten Fälle des molekularen Bruchs durch Strahlungsenergie.

Einerseits zeigt es an, dass nicht nur sichtbares Licht aktive Photonen für den Abbau liefern kann. Darüber hinaus trägt es zusammen mit biologischen Aktivitäten für die Erzeugung des lebenswichtigen Moleküls zur Existenz und Regulation des Sauerstoffzyklus bei.

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Andere Prozesse

Photodisoziation ist auch die Hauptquelle für das Brechen der Moleküle im interstellaren Raum. Andere Photólyseprozesse, die diesmal vom Menschen manipuliert werden, haben industrielle und wissenschaftliche, grundlegende und angewandte Bedeutung.

Der photoes Abbau von anthropischen Ursprungsverbindungen in den Gewässern erhält zunehmende Aufmerksamkeit. Die menschliche Aktivität bestimmt, dass bei vielen Gelegenheiten Antibiotika, Medikamente, Pestizide und andere Verbindungen synthetischer Herkunft in Wasser enden.

Eine Möglichkeit, die Aktivität dieser Verbindungen zu zerstören oder zumindest abzunehmen.

In den biologischen Wissenschaften ist es sehr häufig, komplexe photoreaktive Verbindungen zu finden. Sobald in Zellen oder Geweben vorhanden ist, sind einige von ihnen einer Art Lichtstrahlung ausgesetzt, um sie zu brechen.

Dies erzeugt das Erscheinungsbild einer anderen Verbindung, deren Überwachung oder Erkennung es uns ermöglicht, viele grundlegende Fragen zu beantworten.

In anderen Fällen ermöglicht die Untersuchung von Verbindungen, die aus einer an ein Detektionssystem gebundenen Photodisoziationsreaktion abgeleitet wurden.

Verweise

1. Brodbelt, J. S. Photodissoziationsspektrometrie: Neue Werkzeuge zur Charakterisierung biologischer Moleküle. Bewertungen der chemischen Gesellschaft.
2. Cardona, t., Shao, s., Nixon, p. J. Verbesserung der Photosynthese in Pflanzen: die Lichtreaktionen. Essays in Biochemie.