Химический завод в растениях

Каждый организм до тех пор, пока он растет, увеличивает свой запас живой материи. Для этого ему необходимы строительные материалы, которые он должен приспосабливать к своим целям, включать в процесс обмена веществ. Кроме того, организму требуется горючее — источник энергии. Сравнивая живой организм с химическим заводом, мы могли бы сказать, что питание — это потребление и переработка строительных и горючих материалов.

Важнейший элемент — углерод — растения поглощают из воздуха в виде его диоксида (углекислого газа) благодаря своим листьям. Все другие вещества они добывают с помощью корней из почвы вместе с почвенной влагой. Только в особых случаях растения поглощают воду и растворенные в ней минеральные соли с помощью листьев. Ежегодно зеленые растения связывают и превращают в органические соединения 170 млрд, т углерода — по 3 т на 1 га поверхности земли, За 30 лет такого интенсивного усвоения запас углекислого газа воздуха мог бы исчерпаться, если бы в природе не существовало процессов, в результате которых углерод снова возвращается в атмосферу.

Например, 1 м2 листьев подсолнуха за час поглощает углекислый газ из 3 м3 воздуха, т. е. 900 см3 СО₂. Из него образуется 0,5—1 г виноградного сахара.

Образование в клетках растений виноградного сахара происходит в соответствии с уравнением:
6СО₃ + 6Н₂О + энергия  →  С₆Н₁₂О₆ + 6О₃

Этот процесс называют фотосинтезом, потому что необходимую для него энергию дает солнечный свет.

Клетки растения поглощают световую энергию и передают ее взаимодействующим веществам с помощью зеленого пигмента хлорофилла. Последний содержится в клетках растений в виде микроскопических мелких зернышек. Благодаря такой структуре поверхность хлорофилла, содержащегося в растении, необычайно велика, что способствует увеличению скорости фотосинтеза.

Например, 180 г хлорофилла, содержащегося в столетнем буке, раздроблено на 50 биллионов зернышек, поверхность которых составляет от 18000 до 20000 м2. Поверхность же 200000 листьев этого бука составляет всего лишь 1220 м2.

Хлорофилл представляет собой смесь красящих веществ. Ознакомимся с методом, который позволяет разделить красителн, входящие в состав хлорофилла. Этот метод был предложен русским ботаником М. С. Цветом в 1906 г. и называется хроматографией. Он основан на способности порошкообразных веществ по-разному удерживать, или адсорбироватъ, содержащиеся в растворе красители. Разумеется, эти порошкообразные вещества — адсорбенты — не должны вступать в какие-либо реакции с растворителем и сами не должны растворяться в нем.

Источник: Э.Гроссе, Х.Вайсмантель, «Химия для любознательных»