吸收过程

一个分子的能量可以被认为是部分旋转,振动部分和电子部分。分子一系列离散的能量的只能有一个值。能量增量对应于分子电子能量的变化很大,这些相应的振动能量的变化是中间的大小和相应的旋转能量的变化很小。这是显示在图3.1。当分子相互碰撞在液态或气态或固态的互相接触,可能有分子间旋转或振动能量的转移,这是伴随着转换从一个旋转或振动能量水平到另一个在每一个分子。

分子可以获得能量辐射以及其他分子。当一个光子传递在附近的一个分子中,有一个有限的概率,它将被捕获的分子,即被吸收。如果光子捕获,那么分子的能量必须增加一个光子的能量相应数量。如果光子长波长(> 20 mm),在遥远的红外/微波频段的频谱,然后吸收其能量低,只能导致分子的能量转换从一个转动能级到另一个地方。如果光子

图3.1吸收一个光子提出了一个电子从基态激发单线态态两种可能的,这取决于光子的波长(因此能量)。每个在一个单独的波长11和12吸收带在的吸收光谱分子的(12 > 11)。

图3.1吸收一个光子提出了一个电子从基态激发单线态态两种可能的,这取决于光子的波长(因此能量)。波长11和12是每个在一个单独的分子吸收光谱的吸收带(12 > 11)。

红外区(< 20 mm),那么它的吸收会导致一个过渡到另一个从一个振动水平。

光子光谱中的可见光/光合作用的部分有足够的能源带来,当他们被吸收时,转换从一个电子能级(通常是基态)到另一个地方。第一个事件吸收光的水介质,因此,捕捉一些分子介质的光子和电子的转型同时分子从基态到激发态。

在一个复杂的分子如叶绿素或任何其他的光合色素,通常有多个可能的电子能量转换可能发生。举个例子,在图3.1中激发可以发生电子能级我或II级:更准确地说,激励将发生的振动和转动能级属于给定的电子能级。任何给定的电子跃迁是优先兴奋,光有一个对应于每个光子的能量所需的能源转型。叶绿素,稍后我们将看到,有两个主要的吸收带,红色和蓝色区域光谱。吸收蓝色光子会导致过渡到一个更高的电子能级比红色的光子的吸收。由于振动/旋转状态的多样性,不过这两个电子能级重叠:即最高振动/转动能级较低的电子状态可以有能量高达上电子态的最低水平(图3.1)。因此,蓝色的吸收光子后立即有一系列非常快速的向下转换通过各种rota-tional /振动水平(与转移相关的小增量旋转/振动能量的分子),直到较低的电子能量状态(称为最低激发单重态)。

是这个最低激发单重态的能量用于光合作用,通常是因为一个兴奋的叶绿素分子最终在这种状态下,所有吸收可见光量子是等价的,即红色量子,甚至一个绿色量子如果它成功地吸收,带来尽可能多的光合作用一个蓝色的量子。这也是为什么,在初级生产的背景下,这是更有意义的表达在quantam辐照度比Wm“2 s 2。

吸光的分子在水介质不光合系统的一部分,因此不能将它们的能量转移到反应中心用于光合作用,有可能是一个从最低激发单重态过渡到相应的三重态等与顺磁分子氧。单重态,两个成员每一对分子中电子的自旋相反(+ %,%),合成自旋为零:三重态,一双分子中电子的成员有相同的自旋的合成是一个旋转。激动的三重态能级较低,也比激发单重态更长的生活,激发分子的平均寿命是10 5到10“4 s在前一种情况下,相比10“9到10 8年代后者。最终,等与顺磁分子氧,受激分子回到一个单重态的自旋反转,由振动/旋转与周围分子的相互作用,它经历了一个向下的过渡到一个上层水平振动基态。电子的能量转化成热能。

激发能,无论是在光合系统或一个分子外,再发射的辐射可能会丢失。电子受激分子,后经历的无辐射跃迁单重态的最低激发态的最低水平,可以接受一个过渡到一个振动/转动能级的基态回送一个光子的光。这种现象称为荧光。在生活中,光合作用藻细胞,只有一个非常小的比例,~ 1%,吸收光以这种方式失去。大部分被吸收的能量,不管是拍摄最初由叶绿素,类胡萝卜素胆蛋白质,是通过归纳共振转移到反应中心,它是用来带来生物化学变化(见第八章)。如果光合作用受到抑制,说dichlorophenylmethylurea (DCMU),然后荧光增加约3%的光吸收。非-光合、光吸收材料的水介质也会被它的一些荧光吸收能量,但是荧光产额(广达排放/量子吸收)又非常低:最兴奋的分子转化为三重态(见上图),并从那里基态才能放出一个光子。

因此,大部分的吸收的光能量水生生态系统后,现有的电子激发能很短暂,最终要么以热(振动/旋转能量的分布在所有的分子系统)或化学能的形式photosyn-thetically生物质生产。只有一小部分被荧光再次转回光,甚至这是大部分re-absorbed才能逃离这个系统。

继续阅读:有色溶解有机物光吸收

这篇文章有用吗?

0 0