Фотохимическое разложение воды

Многие макроциклические комплексы переходных металлов и в первую очередь кобальта проявляют каталитическую активность в некоторых фотохимических реакциях, и в частности при фотохимическом разложении воды [75] [c.23]

В конце концов было достигнуто фотохимическое разложение воды, или фотосинтез [c.22]

Одновременно с реакцией (28.1) происходит фотофосфорилирование с превращением АДФ в АТФ с участием неорганического фосфата. Приведенная выше схема фотохимического разложения воды на хлорофилле находится в согласии с современными представлениями химии. Источником молекул Н2О в фотосинтезе может явиться присутствующий в фотосинтетическом аппарате аквакомплекс марганца [Мп(Н20)б(Н20) ], способный доставлять молекулы воды хлорофиллу, так как является одним из самых лабильных комплексов ионов /-металлов с Н2О. [c.741]

В основе процессов фотохимического разложения воды лежат реакции межмолекулярного переноса электронов, т. е. электронные окислительно-восстановительные реакции. Молекулы поглощающего свет красителя, переходя в электронно-возбужденное состояние, становятся одновременно и очень хорошими донорами, и очень хорошими акцепторами кислорода. В результате этого энергия кванта света вначале переходит в энергию электронного возбуждения молекулы красителя, а затем в энергию разделенных электрических зарядов. Именно превращение энергии кванта света в энергию разделения зарядов обеспечивает фотосинтез и фоторазложение воды. [c.336]

Хлорофилл, поглош,ая кванты света и используя поглощенную энергию для фотохимического разложения воды, участвует в процессе фотосинтеза. Синтез хлорофилла осуществлен в 1960 г. Р. Вудвордом и сотрудниками. [c.549]

Единственным катионом, для которого удалось экспериментально показать его пригодность для фотохимического разложения воды, оказывается ион церия Се " " " . Нормальный окислительно-восстановительный потенциал системы — Се + близок к —1,5 в, т. е. значительно ниже кислородного электрода. Следовательно, ионы Се+ + + + выделяют кислород из воды в темноте, но этот процесс протекает медленно. Баур [40] заметил, что это окисление может [c.79]

Рис. 11.53. Схема промотирования электрона из валентной зоны 1) в зону проводимости (2) коллоидной частицы С(18 при фотохимическом разложении воды

Фотохимическое разложение воды можно сенсибилизировать к длинноволновому (ближнему) УФ- и видимому свету. Простейший путь —использование окислителей (или восстановителей), поглощающих в интересующей области оптического спектра и имеющих в электронно-возбужденном или в радикальном состояниях [c.40]

В этом кратком и не претендующем на полноту рассмотрении некоторых модельных систем по фотохимическому разложению воды отсутствуют чисто физические модели кооперативного [72] и двухквантового [73] механизмов. Причина этого в том, что эти модели в осуществленном варианте обладают малой эффективностью и не представляют интереса для практического их использования. [c.48]

К процессам, идущим без катализатора и, конечно, имевшим значение в добиологический период, относятся 1) фотохимическое разложение воды с последующим окислением аммиака до азота, а углеводородов до спиртов, альдегидов и кислот 2) фотохимическое разложение аммиака с образованием свободных радикалов, которое ведет к появлению гидразина и, вероятно, ряда азотсодержащих огранических соединений [c.44]

Перспективную и со временем, вероятно, даже самую дешевую возможность использования солнечной энергии можно будет реализовать только тогда, когда мы овладеем процессами фотосинтеза. Первичная фаза этого процесса, т.е. фотохимическое разложение воды на элементы, уже осуществлена в лаборатории вне растительной клетки. Образующийся водород считается превосходным энергоносителем из всех веществ он имеет самую высокую плотность энергии, равную 33 кВт/кг (плотность энергии углерода 9,1 кВт/кг), и может без окольных путей вырабатывать электрическую энергию в топливных элементах (см. с. ООО). В связи с этим уже обсуждаются пространные проекты строительства магистральных водородных линий как одного из вариантов линий электропередачи будущего. [c.63]

Таким образом, можно ожидать в близком будущем осуществления фотохимического или электрохимического модельного синтеза АТФ из АДФ и ортофосфата в присутствии подходящих доноров и акцепторов водорода (электронов) [267]. Мне кажется полезным попытаться теперь соединить две наших гипотетических схемы — схему процессов фотохимического разложения воды и создания буферной емкости при посредстве каких-либо соединений железа типа красной и желтой кровяной соли и схему фотохимического синтеза АТФ. [c.126]

Однако углеводороды гидрофобны и, следовательно, сечение взаимодействия, т. е. поверхность, доступная действию ферментов, оказывается очень малым. Кинетика использования углеводородов весьма несовершенна (мы снова убеждаемся здесь в несоответствии термодинамического и кинетического критериев биологического совершенства). Для запасания энергии нужны гидрофильные вещества. Среди них на первом месте — жирные кислоты (особенно ди- и трикарбоновые) и углеводы. Синтез углеводов, сопряженный с фотохимическим разложением воды (аналогичным выдуманному нами процессу разложения воды при превращении Ре + 5 Ре +), представляет наиболее рациональный способ запасания легко мобилизуемой энергии и вещества. Когда быстрое использование энергии не требуется, а нужно запасти ее и отправить на длительное хранение, может происходить фотосинтез жирных кислот с длинной цепью (их триглицеридов — жиров и масел) полисахаридов, белков (как, например, в семенах, клубнях ныне существующих растений). [c.132]

Интерес к водородным бактериям определяется такими причинами, как их способность к автотрофному росту, что обусловливает независимость производства биомассы от источников органического сырья, способность расти за счет энергии окисления водорода, что позволяет осуществлять эффективное превращение электроэнергии, а в дальнейшем атомной энергии и, возможно, энергии солнца в белок через электролитическое, тепловое или фотохимическое разложение воды. Электролиз уже сейчас дает возможность использовать энергию гидроресурсов на получение микробного белка. В этом случае на синтез 1 кг сухой биомассы расходуется 40—45 кВт-ч электроэнергии. [c.6]

Прямой сенсибилизированный фотолиз воды требует энергии 2,46 эВ на одну молекулу [501]. Но если эту реакцию осуществлять как последовательность реакций переноса электронов с использованием катализатора для выделения Нг и Ог, то необходимая энергия снижается до 1,23 эВ, так как в этом случае для ее реализации может быть использован перенос двух электронов, что потребует двух квантов света. В этом случае энергетический порог может быть преодолен светом с длиной волны меньше 10,03-10 м. Солнечный свет в такой ступенчатой схеме используется в серии фотоката-литических процессов. Это позволяет применять ряд фотокаталитических реакций, каждая из которых имеет более низкий энергетический барьер, чем прямой фотолиз воды. Благодаря этому можно для фотохимического разложения воды использовать не только ультрафиолетовое излучение, но и видимое излучение Солнца. [c.336]

Рассматриваются процессы фотокаталитического разложения воды в окислительно-восстановительной среде с участием ионов переходных металлов. Преимуществом таких систем является то, что эти неорганические системы не подвергаются быстрому разрушению при облучении. Фотохимическое разложение воды в одну ступень с использованием неорганических фотосенси-билизаторов осложняется тем обстоятельством, что большинство неорганических солей активно поглощают световое излучение в области длин волн короче 3,5-10 м. Но на их долю приходится лишь 2—3 % солнечной энергии, достигающей поверхности земли. [c.337]

Все попытки осуществить фотосинтез с чистым хлорофиллом в различных растворителях остались безуспешными. Наоборот исследования, проведенные с хлоропластамп, выделенными из клеток, или даже с фрагментами хлоропластов (зернами), привели к интересным результатам. Взвешенные в воде и выдерживаемые на свету хлоропласты не способны восстанавливать двуокись углерода, но взаимодействуют с более легко восстанавливающимися веществами, как, например, с ионом трехвалентного железа, хиноном и некоторыми простыми красителями. При восстановлении образуются ион двухвалентного железа, гидрохинон и т.д. и выделяется экивалентное количество кислорода. При проведении этой реакции в воде, меченной 0 , оказалось возможным доказать, что выделенный кислород происходит из воды. Таким образом, реакция является фотохимическим разложением воды, происходящим только в присутствии акцептора (А) для образующихся атомов водорода (Р. Хилл, 1937 г.) [c.260]

Поглощая энергию кванта света, хлорофилл (зеленое красящее вещество растений) или хлоропласты (комплексные структуры) переходят в возбужденное состояние, причем поглощение хлорофилла обусловлено возбуждением л-электронов порфиринового ядра (с. 543). Пэглощенная энергия расходуется на фотохимическое разложение воды до кислорода и водорода, восстанавливающего далее при участии ферментов З-фосфат-О-глицериновой кислоты (III) в фосфат глицеринового альдегида (IV) и изомерный ему фосфат диоксиацетона (IVa). Катализируемая ферментами взаимная конденсация фосфатов триоз (IV и IVa) приводит к 1,6-дифосфату фруктозы (V), предшественнику полисахаридов (крахмала, целлюлозы), причем примерно часть фосфатов глицеринового альдегида (IV) и диокси-ацетона (IVa) превращается в 1,6-дифосфат D-фруктозы, а Vg частей в результате реакций конденсации, перегруппировок и фосфорилирр-вания превращаются в рибулозодифосфаг (I), снова начинающий цикл ассимиляции СО2, и таким образом возвращаются в ц-икл фото- [c.217]

Прямое фотохимическое разложение воды на водород и кислород по уравнению (4.3) было описано Кёном [44] и Ебном и Гроте [48]. Устанавливалось фотостационарное состояние в водяных парах, освещенных ультрафиолетовым светом, причем свет ускоряет как их разложение, так и рекомбинацию водорода и кислорода [45, 46]. [c.75]

Прямое фотохимическое разложение воды разрешает значительную часть трудностей, связанных с искусственным фотосинтезом, так как оно накопляет энергию и выделяет кислород. Однако фотохимическое разложение воды не разрешает всех трудностей, Tais как ни водородные молекулы, ни водородные атомы не могут восстанавливать двуокиси углерода. Реакции между молещлярним водородом и двуокисью углерода будут подробнее рассмотрены на стр. 89. Что касается атомного водорода, то Хартек [62] показал, что доступ водородных атомов к двуокиси углерода не дает ничего, кроме следов формальдегида. [c.76]

Предполагаемая нами первичная реакция (4.9) принадлежит к тину реакций, постулируемых ван Пилем для фотосинтеза [см. уравнение (7.1)] это — фотохимическое разложение воды, причем окись цинка служит акцептором и водородных и гидроксильных радикалов. Чтобы объяснить, почему перекись водорода образуется только в присутствии кислорода, можно предположить, что кислородные молекулы выхватывают адсорбированные водородные атомы, препятствуя таким образом обратной реакции (4.9) и оставляя гидроксильным радикалам единственный путь рекомбинации в бирадикалы Н2О2. Таким образом, первичное фотохимическое разложение воды опять сводится к фотоавтоокислению но уравнению (4.7) со сравнительно слабой энергией превращения. Возникает вопрос, осуществляется ли в отсутствие кислорода полностью обратная реакция (4.9) или же некоторым водородным атомам удается рекомбинироваться в водородные молекулы, заставляя равное число гидроксильных радикалов рекомбинироваться в НаОд. Конечным результатом такой рекомбинации являлось бы сенсибилизированное разложение воды (4.4)—результат, более существенный с точки зрения искусственного фотосинтеза, чем фотоавтооксидация (4.7). [c.78]

Тунберг [123], которому удалось подтвердить большую часть данных Клейнштюка, утверждал, что формальдегид можно получить кипячением карбоната свинца с перекисью водорода. Тунберг и Вей-герт воспользовались этими результатами для обоснования теории, согласно которой фотосинтез состоит из фотохимического разложения воды на водород и перекись водорода и нефотохимического восстановления двуокиси углерода двумя последними компонентами [c.84]

При описании фотохимического разложения воды мы начади с прямого действия ультрафиолетового света теперь мы также начнем с несенсибидизированного фотохимического разложения двуокиси углерода ультрафиолетовым светом. Спектр молекулы СОд состоит из дискретных полос от 200 до 103 м >-. Таким образом, первичным процессом будет скорее электронное возбуждение, чем фотохимическое разложение. Фиг. 2 показывает кривые экстинкции ионов СО — и НСО " в воде. В этом случае первичный процесс, вероятно, состоит в переносе одного электрона от иона к воде, т. е. в окислении карбоната и восстановлении воды согласно реакции [c.86]

НОГО освещения в течение 15 мин. в азоте, индикатор попадает почти исключительно в фосфоглицериновую и пировиноградную кислоты. Отношение активности фосфоглицериновой кислоты к активности пировиноградной кислоты (7 1) указывает, что фосфоглицериновая кислота получается не в результате образования фосфопировиноградной кислоты, а предшествует последней. На основания этих резз льтатов можно отметить следующее во-первых, темновая фиксация, следующая за предварительным освещением,, происходит в результате продолжительного существования акцептора двуокиси Зтлерода, во-вторых, этот акцептор подобен акцептору, действующему при фотосинтезе, не только в том отношении, что он приводит к одному и тому же соединению, — фосфоглицериновой кислоте, но осуществляет это при помощи механизма, в котором фосфопировиноградная кислота не участвует как предшественник. Тот факт, что, помимо фосфоглицериновой кислоты, фиксируются лишь незначительные количества индикатора, также отвергает возможность появления долго лгивущего общего восстановительного агента при фотохимическом разложении воды предварите.1ьным освещением. [c.605]

В качестве побочного продукта водород образуется также при электрохимическом получении хлора и гидроксида натрия. Считают, что в недалеком будущем водород начнут получать методом фотохимического разложения воды с использованием солнечной этергии. [c.192]

В отличие от нитрата, перхлорат Се известен и в виде нормальной соли — Се (0104)4. Интересно имеющееся указание на то, что под действием прямого солнечного света на подкисленный хлорной кислотой раствор Се(С104)4- -Се(СЮ4)з происходит образование смеси кислорода с водородом, т. е. фотохимическое разложение воды на элементы. Подобно перхлорату, в виде нормальной соли известен и ацетат четырехвалентного церия—Се(СНзС00)4, представляющий собой красные кристаллы. [c.89]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология