III.
Radiación solar, aplicaciones de la
radiación, capa protectora de ozono, fotosíntesis, atmosfera oxidante,
condiciones apropiadas para la vida animal.
En el sol se están generando
constantemente grandes cantidades de energía mediante reacciones termonucleares.
La energía radiante se propaga por el espacio viajando a razón de 300 000 km
por segundo.
Debido a que las
radiaciones viajan como ondas a la velocidad de la luz, tendrán como
característica la longitud de onda. El número de ondas que a
una velocidad constante pasan por un determinado punto cada segundo se le llama
frecuencia.
La pequeña porción
del espectro electromagnético que percibe el ojo humano es llamada "luz
visible" y está compuesto por radiaciones de poca energía. La luz de menor
longitud de onda es de color violeta; le sigue la de color azul; después
tenemos la luz verde, seguida de la luz amarilla y la anaranjada y, por último
la luz roja con la que termina el espectro visible.
Antes del violeta
existen radiaciones de alta energía que el ojo humano no puede percibir,
llamadas ultravioleta. Otras radiaciones de alta energía, y por lo tanto
peligrosas para la vida, son los llamados rayos X y las radiaciones
gamma. A longitudes de onda mayores que la de la luz roja existen radiaciones
de baja energía, llamadas infrarrojo, microondas y ondas de radio.
En la atmósfera
primitiva de la Tierra, las moléculas de agua eran descompuestas en hidrógeno (H2) y oxígeno (O2) por la alta energía del
ultravioleta.
Parte del oxígeno que
ingresaba en la atmósfera era activado por la radiación ultravioleta y
transformado en su alótropo, una forma de oxígeno de alta energía llamado ozono
(03). De esta manera se fue formando una capa protectora contra
la radiación ultravioleta que se situó a una altura de alrededor de 30 km sobre
la superficie terrestre. Esta capa de ozono protege a la Tierra de las
radiaciones ultravioleta que son dañinas para la vida.
Otras radiaciones con
mayor energía que la luz visible son también peligrosas para la vida. Cuando la
luz visible incide sobre un átomo excitará sus electrones haciendo que avancen
a un estado mayor de energía, del cual regresarán inmediatamente liberando la
energía que habían absorbido en forma de luz con la misma frecuencia que tenía
la que los excitó.
Cuando una molécula ha sido excitada, el fotón absorbido la hará pasar a
un estado de mayor energía o estado excitado E*. Cuando esta molécula excitada se relaja a un sub-estado
vibracional o rotacional de inferior energía, antes de que llegue a su estado
basal emitirá luz a menor energía que la absorbida. Este proceso se llama
fluorescencia.
REACCIONES
FOTOQUÍMICAS
Un camino para relajarla es cuando la molécula excitada da como resultado una reacción química o fotoquímica
Un camino para relajarla es cuando la molécula excitada da como resultado una reacción química o fotoquímica
Un ejemplo importante
de reacción química provocada por la luz es la formación de vitamina D2 o
antirraquítica.
La sustancia más
activa para combatir el raquitismo es la vitamina D2 que
se obtuvo al irradiar al ergosterol, una sustancia inactiva aislada de
levadura.
Reacciones fotoquímicas se pueden aplicar a la transformación de
diversas sustancias, lo que resulta de gran utilidad en síntesis orgánicas. La energía luminosa es también la base de las celdas
fotovoltaicas que producen electricidad por excitación en el estado sólido.
CELDAS FOTOVOLTAICAS
Las celdas fotovoltaicas son muy eficientes en la conversión de energía solar a energía eléctrica. El procedimiento está basado en la propiedad que tiene la energía luminosa de excitar los electrones de los átomos.
Las celdas fotovoltaicas son muy eficientes en la conversión de energía solar a energía eléctrica. El procedimiento está basado en la propiedad que tiene la energía luminosa de excitar los electrones de los átomos.
FOTOSÍNTESIS
Las membranas biológicas consisten en un fluido bicapa de lípidos
anfipáticos especialmente fosfolípidos. La parte interior de la membrana está
constituida por las colas de los fosfolípidos que forman una barrera entre los
medios acuosos.
Esta bicapa fosfolípida constituye una membrana y actúa como barrera
semipermeable separando dos compartimientos acuosos. En los
organismos fotosintéticos existen proteínas, colorantes y moléculas
sensibilizadoras embebidas en la membrana de las células especializadas en la
fotosíntesis.
En algas y plantas
verdes, el aparato fotosintético se encuentra localizado en organelos
intracelulares unidos a proteínas que se llaman cloroplastos.
La molécula
sensibilizadora en la fotosíntesis es la clorofila, que consiste en un anillo
tetrapirrólico que contiene un átomo de Mg en el centro del anillo. La clorofila absorbe luz para iniciar la reacción de
fotosíntesis.
El aparato
fotosintético consta de clorofila y una serie de pigmentos como carotenos y
xantofilas, todos ellos unidos a una proteína embebida en una membrana, lo que
permite una buena transmisión de energía.
Los pigmentos diferentes a la clorofila
ayudan a absorber la luz, situados en la membrana. Estos
fotosistemas contienen alrededor de 200 moléculas de clorofila y algunas 50 de carotenoides.
Sólo una molécula de clorofila transforma la energía luminosa en energía
química, por lo que recibe el nombre de centro de reacción fotoquímica.
FORMACIÓN DE AZÚCARES Y OTROS COMPUESTOS ORGÁNICOS
Los organismos fotosintéticos producen glucosa y otros azúcares a partir del CO2 atmosférico y el agua del suelo, usando la energía solar acumulada en el ATP y el NADPH.
Los organismos fotosintéticos producen glucosa y otros azúcares a partir del CO2 atmosférico y el agua del suelo, usando la energía solar acumulada en el ATP y el NADPH.
El azúcar de cinco
átomos de carbono se combina con CO2, catalizado por la
enzima carbonílica 1,5-difosfato de ribulosa, produciendo dos moléculas de
ácido fosfoglicérico, el que se combina entre sí para dar el azúcar de fruta o
glucosa.
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