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 4/5: Lượng tử cần

← Trước Tiếp →

E_{\text{abs}} = 0.503 \times 10^{-3} \times 7200 = 3.62\ \text{J};\quad n_{\text{phot}} = \dfrac{3.62}{hc N_A/\lambda} = \dfrac{3.62}{1.78 \times 10^{5}} = 2.03 \times 10^{-5}\ \text{mol};\quad n_{e} = 4\,n(\ce{O2}) = 4 \times 2.00 \times 10^{-6};\quad \Phi_{req} = \dfrac{2.03 \times 10^{-5}}{8.00 \times 10^{-6}} = 2.5

Phân tích

Một mol photon 672 nm mang $N_A hc/\lambda = 1.78 \times 10^{5}$ J; 3.62 J hấp thụ tương ứng $2.03 \times 10^{-5}$ mol photon. Lượng 47.6 mm $^3$ $\ce{O2}$ là $2.00 \times 10^{-6}$ mol, tức $8.00 \times 10^{-6}$ mol electron, nên cần $2.5$ photon cho mỗi electron chuyển.