Найден способ расщепления воды с помощью солнечного света

[Sotov]

Эээээ? Чёт Вы не то говорите... Или у нас в Германии другой химии учат...
На сколько я знаю, когда фотон попадает на магнезий, заключённый в хлорофиловом комплексе, то электроны на внешней оболочке поднимаются засчёт увеличения внешней энергии... А потом шлёпаются обратно... Сей процесс кстати ответственен за цвет.. и пр. А уже поднятие электрона на несколько энергетических уровней выше и даёт возможность процессу фотосинтеса работать дальше...

Никакого распада фотона на позитрон и элетрон и быть не может, потому что фотон не состоит из позитрона и электрона! Во всяком случае на сколько я знаю...

[Одиссей]

Sotov, читайте внимательно. Я говорю о распаде фотона (появившийся электрон может быть использован, как источник энергии, если попадёт куда надо), Вы о поглощении кванта света без образования частиц. Оно происходит, если длина (и энергия) световой волны соответствует характеристикам электронной орбитали атома, которой достиг квант. Поглотив порцию энергии, электрон поднимается на более высокую орбиталь, (тут Вы правы) и либо сбрасывает "лишнюю" энергию в виде кванта с большей длиной волны и меньшей энергией, кем у поглощённого (этот процесс называется флуоресценцией и определяет цвет), либо энергия идёт на фотосинтез. Это основной способ получения энергии при фотосинтезе, но природа использует оба! "Приблудный" электрон, образовавшийся при распаде кванта, --- тоже добыча. Мне надо было не ограничиваться описанием только одного (причём менее важного) пути извлечения световой энергии, а сразу сказать про оба способа.

Никакого распада фотона на позитрон и электрон и быть не может, потому что фотон не состоит из позитрона и электрона!

Очень забавное рассуждение Не состоит --- истина. А вывод --- ложный. Имей мы возможность рассмотреть фотон, мы бы не обнаружили электрона и позитрона... Но фотон в них превращается при столкновении! Возможно обратное --- встретившись, электрон и позитрон опять становятся квантом света. (Если дело происходит в нормальных условиях. В недрах звёзд вместо фотона иногда нейтрино рождается.) В квантовой механике правила человеческого "здравого смысла" не соблюдаются, там всё намного сложнее, поэтому Ваш внешне логичный вывод неверен. Голову даю на отсечение --- современная физика уверена во взаимопревращении световых квантов с электрон-позитронными парами.

попадает на магнезий,

Может быть, этот элемент называется "магний"?

[Zatvornik]

Голову даю на отсечение --- современная физика уверена во взаимопревращении световых квантов с электрон-позитронными парами.

Так точно, но этот процесс происходит при температуре 1Е+10 Кельвинов...
Но всё равно это не распад фотона, а (не знаю как назвать), в общем процесс, противоположный аннигиляции. Сами по себе фотоны ни на что распадаться не могут - это просто кванты (элементарные порции) энергии эл-маг поля, способные рождать (при указанных экстримальных условиях) электрон-позитронные пары, а при Т>1Е+13 К - также нуклон-антинуклоны и тд. Говорят, всё это происходило в первые мгновения существования Вселенной...

[UncleAndy]

Вот именно! Теоритически фотон может распасться на электрон и позитрон. Так-же как он может распасться на протон+антипротон и нейтрон+антинейтрон, хватило-бы энергии у фотона. Однако, в хлорофиле нет ничего такого что могло-бы инициировать такой распад. А если он происходит в хролофиле, значит должен происходить и просто в воздухе, например. Мы-же тогда просто испаримся от такого количества позитронов.

Так что позитроны в фотосинтезе не участвуют в силу своего отсутствия. Переход электрона в возбужденное состояние на другой орбите - это да, вполне нормальный процесс.

[Одиссей]

в хлорофилле нет ничего такого что могло бы инициировать такой распад... если он происходит в хлорофилле, значит должен происходить и просто в воздухе, например

В хлорофилле нет. И в воздухе нет. И не надо. Тут всё дело в энергии фотона. Некоторые космические лучи обладают несравнимо большей энергией, чем любая частица, разгоняемая на ускорителях. Те, которым удаётся пробиться сквозь магнитное поле Земли, вполне способны перейти из энергетической формы бытия в массу --- ту самую электронно-позитронную пару. К счастью, таких лучей очень мало. А единичные позитроны слишком малы, чтобы "испарить" что-то крупное. Помните, какая у них масса? На три порядка меньше чем у нуклонов. Естественно, электронов образуется тоже мало, и основная часть энергии добывается растениями при поглощении, а не превращении квантов. Выше я уже писал об этом. Но, если "новорожденный" электрон попадёт, скажем, на двойную связь каротиноидов, она передаст его дальше, и энергия частицы пойдёт на электролиз воды. Другое дело, что такой способ --- экзотика, любое растение прекрасно обошлось бы без этого, а без поглощения квантов --- нет.

[tktyf]

Почитал о фотосинтезе. Нет в этом процессе электролиза. Под воздействием света (фотонов ) вода и углекислый газ вступают в ХИМИЧЕСКУЮ реакцию с участием аминокислот, в результате - вода и углекислый отдают водород образующий с аминокислотами белки, освобождая при этом кислород. Так что свободного водорода в этом процессе ни одного мгновения нет.

[Одиссей]

...о фотосинтезе. Нет в этом процессе электролиза... вода и углекислый отдают водород образующий с аминокислотами белки, освобождая при этом кислород

Tktyf, во-первых, при фотосинтезе получаются не белки, а углеводы. Вот суммарное уравнение:
6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2
Получается моносахарид, а не белок.
Во-вторых, вы пишете, что вода ОТДАЁТ водород. Но вода без водорода --- это уже не вода. Т. е. вода распадается под воздействием электронов, получивших энергию от фотонов. Это и есть электролиз. Который Вы отрицаете тем же сообщением, который его описывает. Сами себе противоречите.

что свободного водорода в этом процессе ни одного мгновения нет.

Вы будете смеяться, но именно на одно мгновение он (атомарный водород) при фотосинтезе и появляется. Одна десятимиллионная часть воды диссоциирует, т. е. находится не в форме H20, а в виде двух ионов --- OH- и H+(H+ присоединяется к другой молекуле воды, превращая её в ион гидроксония H3O+). "Возбуждённые" фотосинтезом электроны присоединяются к положительным ионам, в результате образуется свободный водород. На одно мгновение. Ведь, будучи свободным радикалом, он очень активен, только и ждёт, к чему бы присоединиться, а его уже ждут органические вещества --- переносчики водорода.
Кстати, не все "активные" электроны идут на фотолиз воды. Часть их ферментная система растений использует для синтеза аденозинтрифосфорной кислоты (АДФ) из аденозиндифосфорной и фосфата. Синтез временный, цель его --- накопление энергии.

[163М]

Так что свободного водорода в этом процессе ни одного мгновения нет.

Восстанавливается протон или комплексный ион, в общем-то, несущественно.
Фотосинтез - вполне определенный процесс с определенными продуктами; стадия его, та, которую можно считать электролизом, - не единственная и имеет вполне конкретный механизм, разработчиками электролизеров не воспроизведенный. Так что упоминание фотосинтеза в связи с заявленными достижениями - чистая реклама.
Интересно же еще следующее.
В то, что, по Одиссею, молекулы каротиноидов и хлорофиллов сложены в электропроводящие структуры, поверить, допустим, можно. В то, что воде передается электрон - тоже (хотя фотосинтез тут ни при чем: там вода предварительно отдавшим электрон хлорофиллом окисляется, а не восстанавливается, никакого отрицательно заряженного иона хлорофилла в механизме процесса нет). Но в захват хлорофиллом виртуальной отрицательно заряженной частицы?
Кстати, раз виртуальный позитрон в фотосинтезе не участвует, на растении будет накапливаться избыточный заряд. Не опасно ли трогать комнатные растения: током стукнет?!

[tktyf]

Tktyf, во-первых, при фотосинтезе получаются не белки, а углеводы. Вот суммарное уравнение:
6CO2 + 6H2O = C6H12O6 + 6O2

Из Большой Соетской энциклопедии

При использовании в Ф. только CO2 и H2O образуются углеводы. Но в процессе фотосинтеза растения образуют не только углеводы, но и содержащие азот и серу аминокислоты, белки, а также пигменты и др. соединения. Акцепторами атомов водорода (наряду с CO2) и источниками азота и серы в этом случае служат нитраты () и сульфаты ().

Во-вторых, вы пишете, что вода ОТДАЁТ водород. Но вода без водорода --- это уже не вода.

Я имел в виду - вода не распадается, а вступает в химическую реакцию в результате которой водород соединяется с углеродом и др. элементами образуя выше указанные вещества, кислород же высвобождается в атмосферу.

Т. е. вода распадается под воздействием электронов, получивших энергию от фотонов. Это и есть электролиз.

Электролиз это разложения вещества ( воды в данном случае) подвоздействием электрического тока. В процессе фотосинтеза электрического тока не образуется. Под воздействием фотонов электроны поднимаются до уровня, соответствующего восстановлению CO2 с образованием углеводов.
Суммарное уравнение фотосинтеза выражается так:

CO2 + H2O C (H2O) + O2 + 120 ккал/моль.
Ну и где сдесь электрический ток

[163М]

Есть ток.
Место, где окисляется вода (образуется кислород и положительно заряженные ионы), и место, где восстанавливаются положительно заряженные ионы, в пространстве разнесены. Между этими местами происходит перенос зарядов, т.е. ток. При попадании фотона на хлорофилл его электрон смещается по цепи в сторону места восстановления положительных ионов, т.е. действует ЭДС.

[Одиссей]

окисляется вода

Не обижайтесь, но словосочетание некорректно. Вода --- окисленный водород --- при фотосинтезе дальше не окисляется. При гидролизе кислород, переходя в форму O2, окисляется, т.е. отдаёт атому водорода "оттянутый" от него электрон, а H+ восстанавливается. Потом сам используется как восстановитель при синтезе простейших углеводов (моносахаридов) и некоторых других веществ. Например, аденозинтрифосфорной кислоты (АДФ) про которую я писал выше.

в процессе фотосинтеза растения образуют не только углеводы, но и содержащие азот и серу аминокислоты, белки

Из БСЭ говорите? Слово "белки" лишнее в списке. Они синтезируются из аминокислот при использовании энергии АТФ, а не за счёт атомарного водорода. Понимаете, фотосинтез --- как кирпичный завод --- даёт не готовые дома, а кирпичи для их постройки. Моносахариды, вроде глюкозы, появляются, а полисахариды, вроде крахмала и целлюлозы "строятся" потом, при использовании энергии АТФ, совсем в другой части клетки --- на эндоплазматической сети, а не в хлоропластах. Белки --- цепочки из "кирпичиков"--- аминокислот, вроде цистеина, собираются на рибосомах и тоже за счёт АТФ --- гидролиз воды здесь ни при чём. Кстати, белки умеют синтезировать не только растительные, но и животные клетки, а у них и хлорофилла-то нет! Тоже скажете "фотосинтез белков"?
С другой стороны, АТФ образуется благодаря энергии фотонов. А слово "фотосинтез" в широкой трактовке --- это синтез любых веществ за счёт света. Возможно, это и имелось в виду в БСЭ. Вот, только, экстраполируя "широту трактовки" на животный мир, можно сказать, что и мы с Вами --- фотосинтезирующие организмы. Ведь пища, которую мы едим, тоже выросла благодаря энергии света!

Суммарное уравнение фотосинтеза выражается так:
CO2 + H2O C (H2O) + O2 + 120 ккал/моль.

Вообще-то, во всех уравнениях обязательно бывает знак равенства. Если поставить его перед общей формулой углеводов --- C(H2O) и умножить обе части на 6, то будет правильно. А так... Видите ли, CH2O --- это, вообще-то, формальдегид --- яд убивающий всё живое, даже бактерий. Его водный раствор --- формалин используется для консервации живого. Поскольку останавливает не только фотосинтез, но и ВСЕ жизненные процессы.

[tktyf]

tktyf писал(а):Суммарное уравнение фотосинтеза выражается так:

CO2 + H2O C (H2O) + O2 + 120 ккал/моль.


Вообще-то, во всех уравнениях обязательно бывает знак равенства.

За что купил за то и продаю.
Фаза первичных превращений и запасания энергии в процессе Ф. В основе Ф. растений лежит окислительно-восстановительный процесс, в котором 4 электрона (и протона) поднимаются от уровня окислительно-восстановительного потенциала, соответствующего окислению воды (+ 0,8 в) до уровня, соответствующего восстановлению CO2 с образованием углеводов (– 0,4 в). При этом увеличение свободной энергии реакции восстановления CO2 до уровня углеводов составляет 120 ккал/моль, а суммарное уравнение Ф. выражается как:


CO2 + H2O свет+хлорофил----->C (H2O) + O2 + 120 ккал/моль.

Энергия моля квантов (Эйнштейна) красной части спектра составляет около 40 ккал/моль. Т. о., для Ф., идущего в соответствии с приведённым уравнением, было бы достаточно поглощения энергии 3 квантов на молекулу CO2 (или на выделение молекулы O2). Однако в окислительно-восстановительной реакции от воды к CO2 должны быть перенесены 4 электрона, причём перенос каждого из них осуществляется в ходе двух последовательных фотохимических реакций. Поэтому квантовый расход при оптимальных условиях составляет 8–12 квантов на молекулу O2, а максимальная эффективность преобразования энергии красного света – около 30° %.

[tktyf]

Из БСЭ говорите? Слово "белки" лишнее в списке.

Извиняюсь, но энциклопедии( даже Большой Советской) я доверяю больше.

[163М]

Вода... при фотосинтезе дальше не окисляется.

Не надо путать весь процесс с одной из составляющих его реакций.
Вода окисляется не при фотосинтезе, а при передаче электрона на хлорофилл. (Кислород отдать сам ничего не может, поскольку находится в молекуле воды; можно бы сказать, что в OH-ионе, но среда кислая).
Восстановление протонов и образование O2 - диссоциация воды (а не гидролиз), окислительно-восстановительный процесс, действительно происходящий на световой стадии фотосинтеза.

[Sotov]

Может быть, этот элемент называется "магний"?

Упс! Видите ли, я ведь всю свою жизнь в Германии прожил и порой забываю русские обозначиения! Я говорил об элементе Mg, вернее о ионе Mg²+ и просто забыл что оно по русски называется магний а не магнезий...

Ко всему остальному - ладушки, я этого не учил, видно это дальше моего понимания... Я знаком только с одним путём...

Но всё равно это не распад фотона

Вот вот... Меня как раз слово "распад" смутило, потому что оно подразумевает под собой, что что то распадается на свои составные части...

[Zatvornik]

Zatvornik писал(а):
Но всё равно это не распад фотона

Вот вот... Меня как раз слово "распад" смутило, потому что оно подразумевает под собой, что что то распадается на свои составные части...

Да, на мой взгляд, в этой области физики имеет место терминологическая путаница. По-настоящему распадаться может атомное ядро, молекулы... А о нестабильных элементарных частицах тоже говорится (для краткости), что они "распадаются", хотя это есть их гибель, с рождением частиц иного вида. Наверное, это идет из химии: когда в левой части уравнения стоит одно вещество, а справа - несколько, значит это есть распад.
С фотоном же ситуация особого рода: он гибнет без остатка, отдав свою энергию, например, на перевод электрона на другой уровень.
Единичный фотон ни в каком смысле не распадается на электрон и позитрон. Специально посмотрел: при аннигиляции электрона и позитрона образуется 2 или 3 фотона (гамма). Значит, такое кол-во фотонов (2..3) с энергией, соответствующей Т=1Е+10 К, рождают электрон-позитронную пару.

[Одиссей]

Я знаком только с одним путём..

А второй путь всё равно экзотика. Даже одна миллионная часть электронов не попадает на хлорофилл из за "распада" высокоэнергетических космических лучей. Интерес к этому явлению чисто академический, а не практический. Слово "распад", естественно, малопригодно. Лучше сказать "переход материи из энергии в массу". Если потомки не выяснят, что масса --- лишь форма энергии.

[Человек]

масса --- лишь форма энергии

Насколько я слышал - эта гипотеза уже во многом подтвердилась, если не во всем.

[alisoman]

Цитата:

А что вы собственно говоря хотите?

В будущем – использовать термоядерную энергию.

Цитата:

Голову даю на отсечение --- современная физика уверена во взаимопревращении световых квантов с электрон-позитронными парами.

Это уже давно описано в школьным учебнике.

Цитата:

Но всё равно это не распад фотона, а (не знаю как назвать), в общем процесс, противоположный аннигиляции.

Можно просто: когда фотон с энергией более 1 MeV рождает электрон-позитронную пару.

Цитата:
масса --- лишь форма энергии

Или наоборот – эквивалентность массы и энергии.