ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Электронные возбужденные состояния пигментов из "Основы фотосинтеза" Возбуждение молекул пигментов квантами света, сильно отличаясь от термической активации, имеет свои особенности. [c.137] Что такое спин Дословный перевод значения этого слова с английского — волчок. При вращении электронов вокруг ядра они еще и вращаются вокруг собственной оси, создавая определенный магнитный и механический моменты. Последний и определяет спин электрона. Если при поглощении кванта света электрон переходит на более высокий уровень, сохраняя знак спина, то он довольно быстро может упасть обратно. Время жизни электронного возбужденного состояния в этом случае будет зависеть от химического строения молекулы. В насыщенных молекулах с одинарными ковалентными связями для возбуждения электронов тре1буются кванты с высокой энергией (жесткий ультрафиолет или рентгеновские лучи). Время жизни электронного возбужденного состояния у них очень мало, порядка сек. [c.139] В насыщенных молекулах в образовании каждой ковалентной одинарной связи участвует два так называемых а-электрона, с увеличенной электронной плотностью между ядрами и осью симметрии электронного облака, проходящей через оба ядра. [c.139] В ненасыщенных молекулах в образовании двойной связи участвует пара о-электронов и два х-элек-трона, у которых наибольшая плотность электронного облака располагается не по линии связи, а симметрично двум взаимно перпендикулярным плоскостям, проходящим через ось, соединяющую центры атомов, л-электроны занимают большую область пространства и поэтому слабее связаны с каждым из ядер, чем а-электроны. В соответствии с уравнением Шре-дингера, чем менее ограничено перемещение электрона, тем меньше требуется энергии для того, чтобы перевести его на более высокий энергетический уровень. Соединения с двойными связями могут поглощать в связи с этим менее жесткие ультрафиолетовые лучи с меньшим значением Эйнштейна квантов. [c.139] Время жизни электронного возбужденного состояния у таких молекул гораздо большее, чем у насыщенных. Оно составляет 10 —10 сек. [c.140] Электронное возбужденное состояние называют синглетным, если переход электрона на более высокий энергетический уровень не сопровождается изменением знака спина. Название это произошло от английского single (один, единственный) в связи с тем, что в спектрах поглощения такому электронному переходу соответствует одна линия. [c.141] Электронное возбужденное состояние называют трип-летным, если при переходе электрона на более высокий уровень знак спина изменяется. Название это обязано тому, что в соответствующих спектрах появляются три линии. [c.141] Часто кванты света поглощает не вся молекула, а отдельные ее радикалы, называемые хромофорными (определяющими цвет) группами, так как они обусловливают цвет вещества. Если хромофорная группа поглощает кванты, лежащие в одной из областей спектра видимого света, то вещество окрашивается в так называемый дополнительный цвет. Взаимно дополнительными цветами называют такие, которые при смешении дают белый цвет (например, красный и голубовато-зеленый, желтый и синий и т. д.). Зеленый цвет хлорофилла объясняется тем, что его хромофорная группа (порфириновое кольцо) поглощает красные и сине-фиолетовые лучи. [c.141] Если учесть, что часть энергии электронного возбуждения рассеивается по колебательно-вращательным степеням свободы уже через 10 сек после электронного перехода, а высвечивание иванта люмияесценции происходит только через 10 сек или даже через 10 сек, то можно сделать вывод, что максимум в спектре люминесценции должен быть сдвинут в более длинноволновую область (фиг. 66), по сравнению с максимумом в спектре поглощения (правило Стокса). [c.142] В фотосинтетическом аппарате световая энергия поглощается в основном зелеными пигментами. Спектры поглощения хлорофиллов изображены на фиг. 18. Расположение у хлорофиллов максимума поглощения в красной и инфракрасной ближней области мон ет играть особое значение. Дело в том, что в этом участке спектра солнце излучает максимальное число квантов. Энергии красных квантов вполне достаточно для осуществления фотохимических реакций фотосинтеза. [c.142] При поглощении квантов сине-фиолетовой области спектра происходит тепловая диссипация (рассеивание) значительной части энерпш, вследствие чего энергетическая эффективность фотосинтеза в этих лучах будет меньше, чем в красных. Энергетическая эффективность определяется числом молекул восстановленного СОг (или, более точно, долей запасенной энергии) в расчете на единицу поглощенной световой энергии. [c.143] Каротиноиды фотосинтетического аппарата поглощают свет в синей области спектра (фиг. 18). В отличие от хлорофиллов, у них не удалось обнаружить измеримой флуоресценции. Следовательно, энергия поглощенных каротиноидами квантов, казалось бы, может расходоваться лишь двумя путями на осуществление химической работы и рассеивание в виде тепла. Однако было установлено, что каротиноиды, так же как и все другие вспомогательные пигменты, непосредственно в фотохимических реакциях не участвуют, а передают энергию электронного возбуждения на молекулы хлорофилла. [c.144] Вернуться к основной статье