Photolyse

Qu'est-ce que Photólysis?

La photolyse Il s'agit d'un processus chimique par lequel l'absorption de la lumière (énergie radiante) permet la rupture d'une molécule dans des composants plus petits. C'est-à-dire que la lumière fournit l'énergie requise pour qu'une molécule se divise dans les pièces qui la composent. Il est également connu avec des noms de photodes-composition ou des noms de photodisociation.

La fotolyse en eau, par exemple, est essentielle à l'existence de formes de vie complexes sur la planète. Ceci est réalisé par des plantes en lumière du soleil.

La rupture des molécules d'eau (H₂O) fournit en conséquence l'oxygène moléculaire (ou₂): L'hydrogène est utilisé pour réduire le stockage de puissance.

En termes généraux, nous pouvons dire que les réactions photolitiques impliquent l'absorption d'un photon. Cela provient d'une énergie rayonnante de différentes longueurs d'onde et, par conséquent, avec différentes quantités d'énergie.

Une fois le photon absorbé, deux choses peuvent arriver. Dans l'un d'eux, la molécule absorbe l'énergie, est excitée puis finit par se détendre. Dans l'autre, cette énergie permet la rupture d'une liaison chimique. C'est une fotolyse.

Ce processus peut être couplé à la formation d'autres liens. La différence entre une absorption qui génère des changements à celui qui n'est pas appelé performance quantique.

Il est particulier pour chaque photon car cela dépend de la source d'émission d'énergie. Le rendement quantique est défini comme le nombre de molécules de réactifs modifiées par photon absorbé.

Fotolyse chez les êtres vivants

La fotolyse d'eau n'est pas quelque chose qui se produit spontanément. C'est-à-dire que la lumière du soleil ne casse pas les liaisons hydrogène avec l'oxygène parce que. La fotolyse d'eau n'est pas quelque chose qui se produit simplement, c'est fait. Et les organismes vivants capables de réaliser la photosynthèse.

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Pour effectuer ce processus, les organismes photosynthétiques recourent aux réactions So-Salled of the Photosynthesis Light. Et pour y parvenir, ils utilisent, évidemment, les molécules biologiques, dont la plus importante est la chlorophylle P680.

Dans la réaction de colline so-appelée, plusieurs chaînes de convoyeurs d'électrons permettent à l'eau d'obtenir l'oxygène moléculaire, l'énergie en forme d'ATP et l'énergie réductrice sous forme NADPH.

Les deux derniers produits de cette phase lumineuse seront utilisés dans la phase de l'obscurité de la photosynthèse (ou du cycle Calvin) pour assimiler le CO₂ et produire des glucides (sucres).

Photosysystèmes I et II

Ces chaînes de convoyeurs sont appelées photosystèmes (I et II) et leurs composants sont situés dans des chloroplastes. Chacun d'eux utilise différents pigments et absorbe la lumière de différentes longueurs d'onde.

L'élément central de l'ensemble du conglomérat est le centre de collection de lumière formé par deux types de chlorophylle (A et B), différents caroténoïdes et une protéine de 26 kDa.

Les photons capturés sont ensuite transférés dans les centres de réaction dans lesquels les réactions susmentionnées se produisent.

Hydrogène moléculaire

Une autre façon dont les êtres vivants ont utilisé la fotolyse d'eau implique la génération d'hydrogène moléculaire (H₂).

Bien que les êtres vivants puissent produire de l'hydrogène moléculaire par d'autres moyens (par exemple, par l'action de l'enzyme formiydrogénoliasa bactérienne), la production à partir de l'eau est l'une des moins chères et les plus efficaces.

Il s'agit d'un processus qui apparaît comme une étape supplémentaire supplémentaire ou indépendante à celle de l'hydrolyse de l'eau. Dans ce cas, les organismes qui peuvent effectuer des réactions légères sont capables de faire quelque chose de plus.

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L'utilisation de H⁺ (protons) et e- (électrons) dérivés de la photolyse d'eau pour créer H₂ Il n'a été signalé que dans les cyanobactéries et les algues vertes. Sous la forme indirecte, la production de H₂ C'est après la photolyse de l'eau et la génération de glucides.

Ils sont effectués par les deux types d'organismes. L'autre manière, la fotolyse directe, est encore plus intéressante et n'est effectuée que par microalgae.

La fotolyse directe implique la canalisation des électrons dérivés de la dégradation de la lumière du photosystème II directement à l'enzyme productrice de HA de H₂ (Hydrogénase).

Cette enzyme, cependant, est très sensible à la présence de ou₂. La production biologique d'hydrogène moléculaire due à la fotolyse d'eau est une zone de recherche active. Il vise à fournir des alternatives de production d'énergie bon marché et propre.

Fotolyse non biologique

Dégradation de l'ozone par la lumière ultraviolette

L'un des Photólysis les plus étudiés non-biologiques et spontanés est celui de la dégradation de l'ozone par la lumière ultraviolette (UV). L'ozone, un azygène azéotropo, est composé de trois atomes de l'élément.

L'ozone est présent dans divers domaines de l'atmosphère, mais s'accumule dans celui que nous appelons Ozonesfera. Cette zone de concentration élevée de l'ozone protège toutes les formes de vie des effets nocifs de la lumière UV.

Bien que la lumière UV joue un rôle important dans la génération et dans la dégradation de l'ozone, il représente l'un des cas les plus emblématiques de la rupture moléculaire par l'énergie radiante.

D'une part, cela indique que non seulement la lumière visible est capable de fournir des photons actifs pour la dégradation. De plus, avec les activités biologiques pour la génération de la molécule vitale, elle contribue à l'existence et à la régulation du cycle d'oxygène.

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Autres processus

La photodisociation est également la principale source de rupture des molécules dans l'espace interstellaire. D'autres processus de photólysis, cette fois manipulés par l'être humain, ont une importance industrielle et scientifique, fondamentale et appliquée.

La photodégradation des composés d'origine anthropique dans les eaux reçoit une attention croissante. L'activité humaine détermine que, à plusieurs reprises, les antibiotiques, les médicaments, les pesticides et autres composés d'origine synthétique, se terminent dans l'eau.

Une façon de détruire, ou du moins de diminuer, l'activité de ces composés consiste à réactions qui impliquent l'utilisation de l'énergie lumineuse pour briser les liens spécifiques de ces molécules.

En sciences biologiques, il est très courant de trouver des composés photoréactifs complexes. Une fois présents dans les cellules ou les tissus, certains d'entre eux sont soumis à un certain type de rayonnement léger pour les briser.

Cela génère l'apparence d'un autre composé, dont la surveillance ou la détection nous permet de répondre à de nombreuses questions de base.

Dans d'autres cas, l'étude des composés dérivés d'une réaction de photodisociation attachée à un système de détection permet de réaliser des études de composition complexe globale.

Les références

1. Brodbelt, J. S. Spectrométrie de masse de la photodissociation: nouveaux outils de caractérisation des molécules biologiques. Revues de la société chimique.
2. Cardona, t., Shao, s., Nixon, P. J. Amélioration de la photosynthèse dans les plantes: les réactions légères. Essais en biochimie.