Bài 2

Phản ứng Hill bóc tách quá trình quang hợp. (a) Viết phương trình tổng của quang hợp, khử

\ce{CO2}

thành

\{\ce{CH2O}\}

. (b) Hill thấy lạp thể tách rời không giải phóng

\ce{O2}

dưới ánh sáng kể cả có

\ce{CO2}

, nhưng lại giải phóng khi thêm kali ferrioxalat

\ce{K3[Fe(C2O4)3]}

(với oxalat dư) mà không cần

\ce{CO2}

. Cho biết chất oxi hoá và chất khử trong quang hợp tự nhiên và trong phản ứng Hill. (c) Hill đo

\ce{O2}

thoát ra bằng hemoglobin (Hb liên kết

\ce{O2}

tỉ lệ 1:1,

[\text{Hb}]

đầu

= 0.6 \times 10^{-4}

mol dm

^{-3}

); ở

[\ce{Fe^{III}}] = 2.0 \times 10^{-4}

mol dm

^{-3}

phần HbO

_2

bão hoà ở khoảng 75 %. Ước tính tỉ số Fe/

\ce{O2}

, viết phương trình phản ứng Hill, và tính

\Delta G

ở

T = 298

p(\ce{O2}) = 1

mmHg, pH = 8, nồng độ chuẩn các chất khác (

E^{\circ}

\ce{O2 + 4H+ + 4e- -> 2H2O}

+1.23 V;

\ce{[Fe(C2O4)3]^{3-} + e- -> [Fe(C2O4)3]^{4-}}

+0.05 V). Phản ứng có tự diễn không? (d) Lạp thể tách rời được chiếu 2 h bằng ánh sáng 672 nm công suất 0.503 mJ s

^{-1}

, tạo 47.6 mm

^3

\ce{O2}

(10 °C, 740 mmHg). Tính lượng tử cần (số photon trên mỗi electron chuyển). (e) Kết luận: quá trình oxi hoá nước và khử

\ce{CO2}

có tách biệt không gian?

\ce{O2}

có sinh từ

\ce{CO2}

? Oxi hoá nước có cần ánh sáng? Đa số chlorophyll có tham gia trực tiếp? Mỗi photon có chuyển một electron?

Bước 2/5: Phương trình phản ứng Hill

← Trước Tiếp →

\dfrac{n(\mathrm{Fe})}{n(\ce{O2})} = \dfrac{2.0 \times 10^{-4}}{0.75 \times 0.6 \times 10^{-4}} \approx 4.4 \approx 4;\quad \ce{2H2O + 4[Fe(C2O4)3]^{3-} -> O2 + 4[Fe(C2O4)3]^{4-} + 4H+}

Phân tích

Bão hoà ở 75 % Hb nghĩa là $4.5 \times 10^{-5}$ mol dm $^{-3}$ $\ce{O2}$ từ $2.0 \times 10^{-4}$ mol dm $^{-3}$ Fe(III) — tỉ lệ gần 4:1, tức Fe(III) bị khử thành Fe(II), bền hoá dưới dạng $\ce{[Fe(C2O4)3]^{4-}}$ .