fotoliză este un proces chimic în virtutea căruia absorbția luminii (energia radiantă) permite descompunerea unei molecule în componente mai mici. Adică, lumina furnizează energia necesară pentru a sparge o moleculă în părțile sale componente. Este, de asemenea, cunoscut sub numele de fotodecompunere sau fotodisociere.
Fotoliza apei, de exemplu, este esențială pentru existența unor forme complexe de viață pe planetă. Acest lucru este realizat de plante folosind lumina soarelui. Defalcarea moleculelor de apă (HDouăO) are ca rezultat oxigen molecular (ODouă): hidrogenul este utilizat pentru stocarea puterii de reducere.
În termeni generali, putem spune că reacțiile fotolitice implică absorbția unui foton. Aceasta provine dintr-o energie radiantă de diferite lungimi de undă și, prin urmare, cu cantități diferite de energie.
Odată ce fotonul este absorbit, se pot întâmpla două lucruri. Într-una dintre ele, molecula absoarbe energia, se excită și apoi ajunge să se relaxeze. În cealaltă, acea energie permite ruperea unei legături chimice. Aceasta este fotoliza.
Acest proces poate fi cuplat cu formarea altor legături. Diferența dintre o absorbție care generează modificări la una care nu se numește randament cuantic.
Este special pentru fiecare foton, deoarece depinde de sursa de emisie de energie. Randamentul cuantic este definit ca numărul de molecule reactante modificate per foton absorbit.
Indice articol
Fotoliza apei nu este ceva care se întâmplă spontan. Adică, lumina soarelui nu rupe legăturile de hidrogen cu oxigenul doar pentru că o face. Fotoliza apei nu se întâmplă doar, ci se face. Și organismele vii care sunt capabile să efectueze fotosinteza o fac..
Pentru a realiza acest proces, organismele fotosintetice recurg la așa-numitele reacții luminoase ale fotosintezei. Și pentru a realiza acest lucru, ei folosesc în mod evident molecule biologice, dintre care cea mai importantă este clorofila P680..
În așa-numita reacție Hill, mai multe lanțuri de transport de electroni permit obținerea oxigenului molecular din fotoliza apei, a energiei sub formă de ATP și a puterii reducătoare sub forma NADPH..
Ultimele două produse ale acestei faze luminoase vor fi utilizate în faza întunecată a fotosintezei (sau ciclului Calvin) pentru a asimila CODouă și produce carbohidrați (zaharuri).
Aceste lanțuri de transporturi se numesc fotosisteme (I și II) și componentele lor sunt situate în cloroplaste. Fiecare dintre ei folosește pigmenți diferiți și absorb lumina de lungimi de undă diferite.
Elementul central al întregului conglomerat este însă centrul de colectare a luminii format din două tipuri de clorofilă (a și b), carotenoizi diferiți și o proteină de 26 kDa..
Fotonii capturați sunt apoi transferați în centrele de reacție în care au loc reacțiile deja menționate..
Un alt mod prin care ființele vii au folosit fotoliza apei implică generarea de hidrogen molecular (HDouă). Deși ființele vii pot produce hidrogen molecular în alte moduri (de exemplu, prin acțiunea enzimei bacteriene formathidrogenoliază), producția din apă este una dintre cele mai economice și eficiente..
Acesta este un proces care apare ca un pas suplimentar după sau independent de hidroliza apei. În acest caz, organismele capabile să efectueze reacțiile luminii sunt capabile să facă ceva suplimentar.
Utilizarea lui H+ (protoni) și e- (electroni) derivați din fotoliza apei pentru a crea HDouă a fost raportată doar în cianobacterii și alge verzi. În forma indirectă, producția de HDouă este după fotoliza apei și generarea de carbohidrați.
Este realizat de ambele tipuri de organisme. Cealaltă modalitate, fotoliza directă, este și mai interesantă și este realizată doar de microalge. Aceasta implică canalizarea electronilor derivați de la distrugerea ușoară a apei din fotosistemul II direct către enzima producătoare de H.Două (hidrogenază).
Totuși, această enzimă este extrem de susceptibilă la prezența O.Două. Producția biologică de hidrogen molecular prin fotoliza apei este o zonă de cercetare activă. Acesta își propune să ofere alternative ieftine și curate de generare a energiei.
Una dintre cele mai studiate fotolize nebiologice și spontane este cea a degradării ozonului de către lumina ultravioletă (UV). Ozonul, un azotrop de oxigen, este alcătuit din trei atomi ai elementului.
Ozonul este prezent în diferite zone ale atmosferei, dar se acumulează într-una pe care o numim ozonosferă. Această zonă cu concentrație ridicată de ozon protejează toate formele de viață de efectele dăunătoare ale luminii UV..
Deși lumina UV joacă un rol foarte important atât în generarea cât și în degradarea ozonului, aceasta reprezintă unul dintre cele mai emblematice cazuri de defalcare moleculară prin energie radiantă..
Pe de o parte, ne spune că nu numai lumina vizibilă este capabilă să ofere fotoni activi pentru degradare. În plus, împreună cu activitățile biologice pentru generarea moleculei vitale, contribuie la existența și reglarea ciclului oxigenului..
Fotodisocierea este, de asemenea, principala sursă de descompunere a moleculelor din spațiul interstelar. Alte procese de fotoliză, de data aceasta manipulate de oameni, au importanță industrială, științifică și aplicată..
Fotodegradarea compușilor antropici în ape primește o atenție tot mai mare. Activitatea umană determină că, în multe ocazii, antibioticele, medicamentele, pesticidele și alți compuși de origine sintetică ajung în apă.
O modalitate de a distruge sau cel puțin a reduce activitatea acestor compuși este prin reacții care implică utilizarea energiei luminoase pentru a rupe legăturile specifice ale acestor molecule..
În științele biologice este foarte obișnuit să se găsească compuși fotoreactivi complexi. Odată prezenți în celule sau țesuturi, unele dintre ele sunt supuse unui anumit tip de radiație luminoasă pentru a le sparge.
Acest lucru generează apariția unui alt compus a cărui monitorizare sau detectare permite să răspundă la o multitudine de întrebări de bază..
În alte cazuri, studiul compușilor derivați dintr-o reacție de fotodisociere cuplată la un sistem de detectare permite efectuarea studiilor globale de compoziție a probelor complexe..
Nimeni nu a comentat acest articol încă.