光合作用是怎么进行的?

时间:2021-08-04 10:18:37 作者:admin 97497
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光合作用是怎么进行的?

光合作用的本质,就是利用电子跃迁,把太阳光能进行存储与转移。

光本质上具有粒子行为,其能量是一份一份的。电子也具有一定的能量,能量不改变,它就会围绕自己固定的轨道运转。可是,当光子打到电子时,就会使电子能量升高,从而跑到更高的能级轨道上运行。如果想把这个能量释放出来,电子就得重新跃迁到能量低的轨道。经过这样的循环,就实现了把光能储存和转移的效果。

如果我们是植物,我们如何才能设计一个最有效的装置实现这个功能呢?

我们首先要考虑到效率和周边可利用的材料。

氢对我们肯定是首选。这个体系只涉及一个电子,操作过程相对简单。那我们可能会说,钠的性质和氢很像,外围都是一个电子,为什么不选择钠?钠的体积和重量比氢大得多,而且,钠并不是非常广泛分布的元素。而氢组成的水到处都是。

于是,水就成了我们第一需要利用的物质。它提供氢,并且还是非常好的载体,溶解各种物质。并被携带到各处。而水中的氧对于这个过程,则是一种废物,需要被排出体系,也就是通过光合作用,形成了大量氧气,殊不知,对于植物而言,那是一种废气。

作为载体,我们还需要一种运载工具,碳链。碳是形成链状结构最佳材料。虽然硅也可以,但是,硅链形成的物质是固体,当然不能被选择。含有的碳的CO2也就被植物选择,参与了光合作用。

那么,现在地球已经给植物准备好H2O和CO2,关键是如何才能利用这两种物质,通过电子转移,把光能存储到含有碳和氢的化合物中。

我们可以简单地进行如下解释。

在CO2 中,C是正四价,也就是相当于把四个电子给予了氧,处于低能状态。而在碳氢化合物中,比如葡萄糖C6H12O6,C则是负四价,类似于获得了四个电子。显而易见,后者形式的碳具有较高能量。这个多出来的能量,就来自太阳的光能。

其实,如果有其他能量来源,不一定非要光能,植物也能够形成葡萄糖。比如,在海底的黑暗世界。

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