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Simulación de la fotosíntesis
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Cuando piensas acerca de la genialidad de la Naturaleza (¿quién sería y qué sentido no invirtió en la palabra de la Naturaleza), quiere decir que su corona es la humanidad, independientes de la especie que, con orgullo возложившие nout en la panza, son menos varias decenas de años ha sido un sueño: se comunican con el mundo!
Pero desde el punto de vista de nuestra especie – sólo консумент, uno de los mayores órdenes de magnitud, почивающий en los laureles de quienes crean la biomasa de muerto, es decir, en los laureles de nuestros hermanos автотрофных plantas.
Notar que la gran mayoría de las plantas no es sólo автотрофами, y фотоавтотрофами, es decir, para la síntesis de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, utiliza la energía de los fotones de la fuente es el Sol. No es de extrañar que los intentos no simplemente reproducir el proceso de la fotosíntesis, y superarlo y poner a gran escala se presta tanta atención por parte de los científicos.
Como se sabe, el subproducto de la fotosíntesis es el oxígeno, que se forma durante la oxidación del agua bajo la influencia de фотосистемы II (cf II). En pocas palabras y simplista recuerdo de cómo funciona.
El fotón de luz llega a la clorofila a, supera a la de él electrón. Este electrón siguiente y finalmente cae en фотосистему I, y despojado de su clorofila a, que se ha convertido oxidante, recoge a través de марганецсодержащий водоокисляющий complejo (peec) de los electrones en el agua y, en consecuencia, y se produce oxígeno.
Por lo tanto, el wok se puede considerar como un catalizador del proceso de oxidación del agua. Es una imitación de esta parte de la cf II investigadores participan muy activamente.
Hay que decir que potencialmente (es decir, termodinámicamente) el agua puede oxidar cualquier oxidante, cuyo potencial de electrodo contribuye encima de su electrodo de capacidad. Por ejemplo, el permanganato de potasio (E°=+1,51 para полуреакции MnO4-+5e-+8H+ → Mn2+ +4H2O). Usted puede ver una tabla estándar de electrodos de potencial y asegurarse de que hay otros ejemplos. Sin embargo, en la práctica, esto no sucede por кинетическим razones, en otras palabras, debido a la alta energía de activación de la velocidad de este proceso es muy pequeña. Es por eso que el desarrollo de un catalizador para la oxidación del agua es útil, y биомиметический enfoque es prometedor.
En гомогенном catalizar (es decir, en la reacción catalítica, en la que el catalizador se encuentra en la misma fase que los reactivos, en la práctica, principalmente en estado líquido) que la actividad del catalizador aceptado para estimar este parámetro como "revoluciones" (TOF, turnover frequency), es decir, el número de moléculas de reactivo, transformadas de una molécula de catalizador (más exactamente – activo centro) por unidad de tiempo, tiene la dimensión de con-1. Wok de cf II tiene TOF orden de 100-400 con-1.
Investigadores de la universidad de la ciudad de würzburg, como catalizador de oxidación del agua han decidido utilizar el complejo de rutenio, que contiene 3 átomos de este elemento [Es(bda)bpb]3.
"¿Por qué rutenio?" — usted pregunta y yo respondo: al parecer debido a que el conjunto de grados de oxidación de este elemento (+2, +3, + 4, +5) antes de que el dolor similar al conjunto de grados de oxidación del manganeso, que, como creen los investigadores, la toman los átomos en el wok durante la oxidación del agua.
Que es capaz de hacer este noble pimpollo?
En los ацетонитрильной de la mezcla si el ph=1 él es capaz de catalizar la oxidación del agua de nitrato de amonio de cerio (IV) (E°=+1,72 para полуреакции Ce4++e- → Ce3+). Una vez que este fuerte oxidante se agrega al sistema, contiene pequeñas cantidades de catalizador, inmediatamente comienza la selección de las burbujas de oxígeno, cuya concentración en la fase gaseosa encima de la solución aumenta drásticamente! TOF este catalizador similar a la de la eficacia natural de wok y es del orden de los 160-1. Pasa reacción: 2Ce4+ + H2O → 2Ce3+ + 1/2O2 + 2H+.
Sin embargo, los científicos no han parado. Los investigadores decidieron diseñar un sistema que funcione фотохимически, es decir, en cierto modo, имитировала trabajo de cf II. El segundo jugador clave de este биомиметической diseño convirtió en un complejo de rutenio como inducida de fotosensibilizador. Así es como funciona.
El fotón (que se muestra en forma de rayo) supera a la del electrón de la inducida de fotosensibilizador (círculo rojo las flechas). El electrón "va a la izquierda", a un акцептору, пероксодисульфату de sodio (E°=+2,01 para полуреакции S2O82-+2e- → 2SO42-), y el agujero, que en nuestro caso se presenta el átomo de rutenio con el grado de oxidación (+3), se oxida el catalizador (círculo de flechas azules), que a su vez elegirá a un electrón del agua. Por lo tanto, la ecuación fluye de la reacción será: S2O82-+H2O → 2SO42- + 1/2O2 + 2H+.
En que la ventaja creada por investigadores del catalizador?
1) Él es muy activo (vuelve a entrar a very small and elite group of - capable of achieving TOFs in excess of 100 s–1). En фотохимическом el proceso de selección de oxígeno reducido notablemente la concentración de catalizador del orden de 90 nm, es decir, 90×10-9 mol/l.
2) A expensas de lo que каталитически activos de los átomos de rutenio están estrechamente relacionadas, como la mosca en la telaraña, полидентатными ligandos un catalizador de la estabilidad de sus моноядерных análogos.
La estabilidad del catalizador se caracteriza por parámetros tales como el número de revoluciones" (TON, turnover number) es el número de ciclos catalíticos, que puede girar el centro activo hasta el momento de descontaminación (terminación de trabajo). En la reacción de oxidación del agua bajo la acción de la Ce(IV) TON es para él unos 7400 contra 1000 para моноядерных análogos. La verdad es que en el caso de la fotoquímica del proceso de TON baja (menos resistencia) – alrededor de 1200.
Bueno y sobre las deficiencias.
Artículo sobre el hallazgo de un nuevo catalizador publicado en la revista de la colección de la naturaleza (Nature Chemistry), donde se publican avanzada y los más importantes para la química de la comunidad y, es de suponer, para la humanidad de trabajo y el logro de la (impact factor de 2014 – 25,3).
Así. Todo lo que hoy en día es capaz de hacer a la humanidad", esto con la ayuda de no las más baratas del metal rutenio (en la naturaleza funciona barato manganeso) en 0,1 n de ácido sulfúrico (ph=1, aproximadamente la acidez, un poco más abajo, en el estómago; la oxidación del agua en la naturaleza va de ph cercanos a 7) y el 60% de acetonitrilo (solvente orgánico, que no es necesario хлоропластам) dar decenas de микромолей de oxígeno en el segundo. Pero hay que ganar! publicado
P. S. Y recuerde, sólo cambiando su consumo — estamos juntos cambiando el mundo! ©
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Fuente: geektimes.ru/post/275460/
Pero desde el punto de vista de nuestra especie – sólo консумент, uno de los mayores órdenes de magnitud, почивающий en los laureles de quienes crean la biomasa de muerto, es decir, en los laureles de nuestros hermanos автотрофных plantas.
Notar que la gran mayoría de las plantas no es sólo автотрофами, y фотоавтотрофами, es decir, para la síntesis de compuestos orgánicos a partir de inorgánicos, utiliza la energía de los fotones de la fuente es el Sol. No es de extrañar que los intentos no simplemente reproducir el proceso de la fotosíntesis, y superarlo y poner a gran escala se presta tanta atención por parte de los científicos.
Como se sabe, el subproducto de la fotosíntesis es el oxígeno, que se forma durante la oxidación del agua bajo la influencia de фотосистемы II (cf II). En pocas palabras y simplista recuerdo de cómo funciona.
El fotón de luz llega a la clorofila a, supera a la de él electrón. Este electrón siguiente y finalmente cae en фотосистему I, y despojado de su clorofila a, que se ha convertido oxidante, recoge a través de марганецсодержащий водоокисляющий complejo (peec) de los electrones en el agua y, en consecuencia, y se produce oxígeno.
Por lo tanto, el wok se puede considerar como un catalizador del proceso de oxidación del agua. Es una imitación de esta parte de la cf II investigadores participan muy activamente.
Hay que decir que potencialmente (es decir, termodinámicamente) el agua puede oxidar cualquier oxidante, cuyo potencial de electrodo contribuye encima de su electrodo de capacidad. Por ejemplo, el permanganato de potasio (E°=+1,51 para полуреакции MnO4-+5e-+8H+ → Mn2+ +4H2O). Usted puede ver una tabla estándar de electrodos de potencial y asegurarse de que hay otros ejemplos. Sin embargo, en la práctica, esto no sucede por кинетическим razones, en otras palabras, debido a la alta energía de activación de la velocidad de este proceso es muy pequeña. Es por eso que el desarrollo de un catalizador para la oxidación del agua es útil, y биомиметический enfoque es prometedor.
En гомогенном catalizar (es decir, en la reacción catalítica, en la que el catalizador se encuentra en la misma fase que los reactivos, en la práctica, principalmente en estado líquido) que la actividad del catalizador aceptado para estimar este parámetro como "revoluciones" (TOF, turnover frequency), es decir, el número de moléculas de reactivo, transformadas de una molécula de catalizador (más exactamente – activo centro) por unidad de tiempo, tiene la dimensión de con-1. Wok de cf II tiene TOF orden de 100-400 con-1.
Investigadores de la universidad de la ciudad de würzburg, como catalizador de oxidación del agua han decidido utilizar el complejo de rutenio, que contiene 3 átomos de este elemento [Es(bda)bpb]3.
"¿Por qué rutenio?" — usted pregunta y yo respondo: al parecer debido a que el conjunto de grados de oxidación de este elemento (+2, +3, + 4, +5) antes de que el dolor similar al conjunto de grados de oxidación del manganeso, que, como creen los investigadores, la toman los átomos en el wok durante la oxidación del agua.
Que es capaz de hacer este noble pimpollo?
En los ацетонитрильной de la mezcla si el ph=1 él es capaz de catalizar la oxidación del agua de nitrato de amonio de cerio (IV) (E°=+1,72 para полуреакции Ce4++e- → Ce3+). Una vez que este fuerte oxidante se agrega al sistema, contiene pequeñas cantidades de catalizador, inmediatamente comienza la selección de las burbujas de oxígeno, cuya concentración en la fase gaseosa encima de la solución aumenta drásticamente! TOF este catalizador similar a la de la eficacia natural de wok y es del orden de los 160-1. Pasa reacción: 2Ce4+ + H2O → 2Ce3+ + 1/2O2 + 2H+.
Sin embargo, los científicos no han parado. Los investigadores decidieron diseñar un sistema que funcione фотохимически, es decir, en cierto modo, имитировала trabajo de cf II. El segundo jugador clave de este биомиметической diseño convirtió en un complejo de rutenio como inducida de fotosensibilizador. Así es como funciona.
El fotón (que se muestra en forma de rayo) supera a la del electrón de la inducida de fotosensibilizador (círculo rojo las flechas). El electrón "va a la izquierda", a un акцептору, пероксодисульфату de sodio (E°=+2,01 para полуреакции S2O82-+2e- → 2SO42-), y el agujero, que en nuestro caso se presenta el átomo de rutenio con el grado de oxidación (+3), se oxida el catalizador (círculo de flechas azules), que a su vez elegirá a un electrón del agua. Por lo tanto, la ecuación fluye de la reacción será: S2O82-+H2O → 2SO42- + 1/2O2 + 2H+.
En que la ventaja creada por investigadores del catalizador?
1) Él es muy activo (vuelve a entrar a very small and elite group of - capable of achieving TOFs in excess of 100 s–1). En фотохимическом el proceso de selección de oxígeno reducido notablemente la concentración de catalizador del orden de 90 nm, es decir, 90×10-9 mol/l.
2) A expensas de lo que каталитически activos de los átomos de rutenio están estrechamente relacionadas, como la mosca en la telaraña, полидентатными ligandos un catalizador de la estabilidad de sus моноядерных análogos.
La estabilidad del catalizador se caracteriza por parámetros tales como el número de revoluciones" (TON, turnover number) es el número de ciclos catalíticos, que puede girar el centro activo hasta el momento de descontaminación (terminación de trabajo). En la reacción de oxidación del agua bajo la acción de la Ce(IV) TON es para él unos 7400 contra 1000 para моноядерных análogos. La verdad es que en el caso de la fotoquímica del proceso de TON baja (menos resistencia) – alrededor de 1200.
Bueno y sobre las deficiencias.
Artículo sobre el hallazgo de un nuevo catalizador publicado en la revista de la colección de la naturaleza (Nature Chemistry), donde se publican avanzada y los más importantes para la química de la comunidad y, es de suponer, para la humanidad de trabajo y el logro de la (impact factor de 2014 – 25,3).
Así. Todo lo que hoy en día es capaz de hacer a la humanidad", esto con la ayuda de no las más baratas del metal rutenio (en la naturaleza funciona barato manganeso) en 0,1 n de ácido sulfúrico (ph=1, aproximadamente la acidez, un poco más abajo, en el estómago; la oxidación del agua en la naturaleza va de ph cercanos a 7) y el 60% de acetonitrilo (solvente orgánico, que no es necesario хлоропластам) dar decenas de микромолей de oxígeno en el segundo. Pero hay que ganar! publicado
P. S. Y recuerde, sólo cambiando su consumo — estamos juntos cambiando el mundo! ©
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Fuente: geektimes.ru/post/275460/
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