Toplista
- betöltés...
Ha szívesen korrepetálnál, hozd létre magántanár profilodat itt.
Ha diák vagy és korrepetálásra van szükséged, akkor regisztrálj be és írd meg itt, hogy milyen tantárgyban!
Szerves kémia
nyx
kérdése
4
Hogyan függ a konjugált kötésrendszer kiterjedésétől a molekulák fénnyel való gerjeszthetősége?
Nevezzen meg egy molekulát, amelynek biológiai jelentősége ezen a jelenségen alapul!
Nevezzen meg egy molekulát, amelynek biológiai jelentősége ezen a jelenségen alapul!
Jelenleg 1 felhasználó nézi ezt a kérdést.
0
Felsőoktatás / Kémia
Válaszok
1
emese-papp
{ Polihisztor }
megoldása
A konjugált rendszerekben a kettős és egyes kötések váltakozása miatt a π-elektronok delokalizálódnak, azaz szabadon mozoghatnak a rendszer teljes hosszában.
Minél hosszabb a konjugált lánc, annál közelebb kerülnek egymáshoz az elektronok energiaszintjei.
A HOMO-LUMO rés csökkenése: A fényelnyelés (abszorpció) során a legmagasabb betöltött molekulapályáról (HOMO) egy elektron átugrik a legkisebb be nem töltött molekulapályára (LUMO). Ahogy a konjugáció kiterjedése nő, a HOMO és a LUMO közötti energiakülönbség (ΔE) egyre kisebb lesz.
Eltolódás a látható fény felé (Batokrom eltolódás): Mivel a gerjesztéshez szükséges energia (ΔE) fordítottan arányos az elnyelt fény hullámhosszával (λ) az E=h⋅c/λ képlet szerint, a kisebb energiához hosszabb hullámhosszú fény tartozik.
Rövid konjugáció (pl. 2-3 kettős kötés) esetén a ΔE még nagy, a molekula csak a nagy energiájú, láthatatlan UV-fényt képes elnyelni. Az anyag számunkra színtelennek tűnik.
Hosszú konjugáció (általában 7-11 vagy több váltakozó kettős kötés) esetén a ΔE már olyan kicsivé válik, hogy a molekula gerjesztéséhez elegendő a kisebb energiájú látható fény is. Amikor a molekula elnyeli a látható fény bizonyos színeit, a maradék fény (a komplementer szín) visszaverődik, így a molekulát színesnek látjuk.
Biológiailag jelentős molekula: A béta-karotin (vagy a rodopszin/retinal)
Egy kiváló példa, amelynek biológiai funkciója pontosan ezen a jelenségen alapul, a β-karotin (valamint a belőle származtatott retinal).
Biológiai jelentőség:
A β-karotin egy 40 szénatomos polián, amely 11 konjugált kettős kötést tartalmaz.
Ez a rendkívül kiterjedt konjugált rendszer pont olyan mértékben csökkenti a HOMO-LUMO rést, hogy a molekula a látható fény kék és ibolya tartományát (kb. 400–500 nm) erősen elnyeli. A szemünkbe visszaverődő komplementer szín miatt látjuk a sárgarépát vagy az őszi leveleket jellegzetes narancssárgának.
A látás folyamatában: A szervezetünk a β-karotint kettéhasítva A-vitamint, majd abból retinalt (szintén egy kiterjedt konjugált rendszerű aldehidet) állít elő. A retinal a szemünkben lévő rodopszin nevű fehérjéhez kapcsolódik. Amikor a fény eléri a retinát, a retinal konjugált rendszerének egyik kettős kötése a fényenergia hatására megváltoztatja a térszerkezetét (cisz-transz izomerizáció történik). Ez a szerkezeti mozgás indítja el azt az idegi impulzust, amelyet az agyunk látásként érzékel.
Minél hosszabb a konjugált lánc, annál közelebb kerülnek egymáshoz az elektronok energiaszintjei.
A HOMO-LUMO rés csökkenése: A fényelnyelés (abszorpció) során a legmagasabb betöltött molekulapályáról (HOMO) egy elektron átugrik a legkisebb be nem töltött molekulapályára (LUMO). Ahogy a konjugáció kiterjedése nő, a HOMO és a LUMO közötti energiakülönbség (ΔE) egyre kisebb lesz.
Eltolódás a látható fény felé (Batokrom eltolódás): Mivel a gerjesztéshez szükséges energia (ΔE) fordítottan arányos az elnyelt fény hullámhosszával (λ) az E=h⋅c/λ képlet szerint, a kisebb energiához hosszabb hullámhosszú fény tartozik.
Rövid konjugáció (pl. 2-3 kettős kötés) esetén a ΔE még nagy, a molekula csak a nagy energiájú, láthatatlan UV-fényt képes elnyelni. Az anyag számunkra színtelennek tűnik.
Hosszú konjugáció (általában 7-11 vagy több váltakozó kettős kötés) esetén a ΔE már olyan kicsivé válik, hogy a molekula gerjesztéséhez elegendő a kisebb energiájú látható fény is. Amikor a molekula elnyeli a látható fény bizonyos színeit, a maradék fény (a komplementer szín) visszaverődik, így a molekulát színesnek látjuk.
Biológiailag jelentős molekula: A béta-karotin (vagy a rodopszin/retinal)
Egy kiváló példa, amelynek biológiai funkciója pontosan ezen a jelenségen alapul, a β-karotin (valamint a belőle származtatott retinal).
Biológiai jelentőség:
A β-karotin egy 40 szénatomos polián, amely 11 konjugált kettős kötést tartalmaz.
Ez a rendkívül kiterjedt konjugált rendszer pont olyan mértékben csökkenti a HOMO-LUMO rést, hogy a molekula a látható fény kék és ibolya tartományát (kb. 400–500 nm) erősen elnyeli. A szemünkbe visszaverődő komplementer szín miatt látjuk a sárgarépát vagy az őszi leveleket jellegzetes narancssárgának.
A látás folyamatában: A szervezetünk a β-karotint kettéhasítva A-vitamint, majd abból retinalt (szintén egy kiterjedt konjugált rendszerű aldehidet) állít elő. A retinal a szemünkben lévő rodopszin nevű fehérjéhez kapcsolódik. Amikor a fény eléri a retinát, a retinal konjugált rendszerének egyik kettős kötése a fényenergia hatására megváltoztatja a térszerkezetét (cisz-transz izomerizáció történik). Ez a szerkezeti mozgás indítja el azt az idegi impulzust, amelyet az agyunk látásként érzékel.
0
- Még nem érkezett komment!