Då och nu
Fotosyntes
Uppbyggande process
Det finns mycket få fenomen i universum med uppbyggande processer, där något faktiskt skapas. Fotosyntesen är ett av dessa universums underverk. Fotosyntesen sker i växtens blad, i små öppningar som kallas kloroplaster. Kloroplasterna innehåller klorofyll, ett grönt färgämne som har till uppgift att påskynda fotosyntesreaktionen. Processen börjar med att växten fångar in kolatomer från koldioxiden som kommer in i bladet från atmosfären via kloroplasterna. Växten tar även in syre- och väteatomer från vattnet i jorden. Sedan kombinerar växten dessa ämnen på ett sådant fiffigt sätt att växten faktiskt skapar sig själv. Av koldioxiden och vattnet tillverkas kolhydrater, molekyler som kan sättas ihop till druvsocker och som bildar växtens blad och eventuella frukter, såsom äpplen. Kolhydraterna kan också sättas ihop till cellulosa som används till att bygga upp växtens stam. En del växter sätter samman flera druvsockermolekyler så att de bildar stärkelse som utgör exempelvis potatis, rotfrukter, ris, vete etc. I processen blir en massa syre över som växten frigör.
För att orka utföra denna process tar kloroplasterna energi från solljus och lagrar den i kemiska bindningar. När solljuset (fotoner) krockar med en elektron (som roterar runt en atomkärna) tillförs elektronen extra energi och börjar rotera längre bort från atomkärnan (elektroner längre ut från atomkärnan måste ha mer energi för att hålla sig kvar). En växt kan lagra mellan 1 - 4 % av det infallande ljusets energi. En växt har alltid en viss mängd energi som den använder till processerna med fotosyntesen. Hela tiden frigörs energi från växten och det beror på att inte all den energi som behövdes för att genomföra atomernas processer behövs för att bevara den nya atomstrukturen. (Det frigörs således alltid energi i en process och det är också anledningen att ingen har lyckats konstruera en evighetsmaskin.)
Energi
Människan kan tillgodogöra sig växtens energi, som lagrats in i dem via fotosyntesen, genom att t.ex. äta växten.
Du kan t.o.m. se energin frigöra sig från växten genom att elda upp den. Det mesta av ett föremåls energi finns lagrad i atomernas bindningar. När föremålet upphettas till sin brännpunkt börjar dessa bindningar att brytas. Eftersom energi inte kan skapas eller förgöras övergår den bundna energin till att bli frigjord värme- och ljusenergi.
När t.ex. ett vedträ eldas upp blir det till aska, rök och frigjord energi. Askan är rester som inte brunnit upp, röken är stoftpartiklar som blåser iväg. Av vedträets bundna energi omvandlas det mesta till värmeenergi, men en del energi blir också till ljus och en mycket liten del energi går också åt till att bli det sprakande ljudet.
Hur kan vatten färdas uppåt i ett träd?
Vattnet färdas genom tunna kapillärer (rörledningar) i trädet. Vattenmolekyler innehåller väte- och syreatomer och har därför en positivt laddad sida och en negativt laddad sida. Rörväggen i trädet innehåller fria väte- och syremolekyler som antingen drar i vattenmolekylens positivt laddade del eller den negativt laddade. Vattnet dras på detta sätt upp genom trädet.
En annan anledning till att vattnet dras uppåt är att då solen värmer trädet avdunstar vatten från det genom kloroplasterna i trädets blad. Detta bildar ett undertryck i de rör som leder vatten till trädets krona och detta undertryck fungerar som ett sugrör.
Fotosyntesen i siffror:
Koldioxid från luften + vatten från jorden = 1 kol + 2 väte + 3 syre.
(1 kol + 2 syre) + (2 väte + 1 syre)
Kolet, syret och vätet omvandlas med hjälp av solenergi till kolhydrater som bygger växten.
Eftersom det behövs 6 kolatomer till druvsockret och vi hittills bara har 1 så gångrar vi alla värdena med 6 och får:
6 kol + 12 väte +18 syre.
Druvsocker består av: 6 kol + 12 väte + 6 syre, vilket lämnar 12 överblivna syreatomer.
De 12 syreatomerna som blir över i processen att skapa druvsocker släpps ut i luften.
In kom koldioxid och vatten, ut kommer syre.