Fotosíntesis parte III

Bien, entonces la luz al chocar contra un objeto no lo hace en forma de ondas, si no de partículas (fotones).

Ya todos saben que las cosas están echas de átomos, ¿verdad? y que esos átomos están compuestos de neutrones, protones y electrones, ¿verdad?, que los electrones giran alrededor del átomo y describen orbitas alrededor de el, que hay algo llamado orbital por el cual se mueven los electrones, haciendo un símil con el sistema solar.

También saben que hay varios orbitales y que un electrón que se mueve en orbitales mas alejados del núcleo atómico tiene una mayor cantidad de energía ¿verdad que ya lo sabían?, pues si ya lo sabían, déjenme decirles que es una total mentira, bueno no es una mentira mentira, es mas bien una verdad a medias, un conocimiento incompleto, ya que este modelo es el que postulo Bohr, Niels Bohr haya por el año 1913, ni un año para que cumpla un siglo, tal vez hasta google le haga un doodle conmemorativo. Desde entonces los protones y neutrones resultaron estar hechos de cosas más pequeñas los quarks, los orbitales resultaron ser regiones del espacio donde es mas probable que este un electrón, gluones, bosones, neutrinos, cuerdas diminutas, universos paralelos, etc, etc. Pero no necesitamos meternos en tanto rollo con el modelo de Bohr nos basta para entender la Fotosíntesis.

 Modelo atomicos de Bohr

 

Los átomos que conforman un objeto absorben la energía de la luz en forma de fotones, los van absorbiendo de uno en uno. Los átomos agarran un fotón con el tenedor se lo llevan a la boca, se lo tragan, esperan a que haga digestión, van al baño y después vuelven a comer un fotón. La digestión del fotón por parte del átomo consiste en que este al absorber un fotón se llena de energía, cuando esto sucede se dice que el átomo esta en un estado excitado, esta energía provoca que uno de sus electrones salte de un orbital de menor energía a un orbital de mayor energía, si la energía es la adecuada el electrón será despedido del átomo, lo que se conoce como efecto fotoeléctrico, de lo contrario el electrón únicamente liberara la energía absorbida en forma de un foton, por lo regular de menor energía, y volverá al orbital al que estaba antes, es decir que el átomo volverá a su estado fundamental.

El foton ultravioleta excita al electron, este sube un orbital, libera foton de luz blanca y vuelve a su orbital original.

 

Cuando el átomo esta sin comer, se encuentra en su estado fundamental. Pero hay que aclarar que el átomo no come cualquier tipo de fotón, es muy sofisticado con su comida y solo elige un tipo de fotón en especial, un fotón con una cantidad de energía especifica. Solo come fotones cuya energía es igual a la diferencia de energía que hay entre un orbital inferior y su inmediato superior. Es decir que para mover al electrón a un nivel de energía superior hay que inyectarle la diferencia de energía entre el nivel menor y el superior, para que de esta manera el electrón tenga la misma energía que se necesita para estar en el nivel superior y entonces poder permanecer ahí, bastante lógico no. Esa es la razón por la que los objetos absorben únicamente determinadas longitudes de luz y reflejan otras, es el fenómeno que da color a la realidad.  

Donde Ef es la energia del orbital superior, Ei la energia del orbital inferior y hf la diferencia de energia entre Ef  y Ei.

Una vez que ya comió y esta digiriendo, esta en su estado excitado. Pero no puede permanecer mucho tiempo en ese estado, el átomo digiere muy rápido y en una fracción pequeñísima de tiempo el electrón expulsa la energía que absorbió y vuelve a su estado fundamental.

Este fenómeno es lo que las plantas usan, para poner en marcha todo el proceso de la fotosíntesis, es el viento que tira la primera ficha de domino, es el aleteo de la mariposa que provoca un huracán, es el punto de inflexión que marca la dirección de una historia, es el combustible que mueve el automóvil, el engranaje principal que empuja una gran maquinaria, etc, etc, etc…

Ahora conozcamos los engranajes:

… en la próxima parte

Referencias

Sobre el modelo de Bohr 

Sobre quarks y gluones 

A si funcionan las lamparas fluorescentes 

De electrones saltarines 

Fotosíntesis Parte II

La luz, la luz, ese extraño fenómeno energético que nos permite percibir el mundo que nos rodea. 

La luz esta echa de fotones, que para dejarlo en términos sencillos son unas canicas diminutas. 

La luz tiene  un comportamiento  muy extraño, pues aunque ya dije que la luz esa compuesta por partículas diminutas llamadas fotones, la luz se propaga como una onda. Según Wikipedia, una onda es una perturbación de una propiedad del medio que implica un transporte de energía pero no de materia. Ósea que de acuerdo con la definición una onda requiere de un medio para producirse y que puede ser aire, agua, metal, madera, tierra, gelatina, etc. Pero he aquí una sorpresa mas, la luz a pesar de ser una onda no requiere un medio, puede viajar a sus anchas por el espacio vacío como una onda, lo cual es un alivio ya que sino fuera así la mayoría del universo estaría oscuro, apagado, sumido en las tinieblas, consumido por las fauces eternamente cerradas de un monstruo  llamado oscuridad… Bueno como toda onda tiene las mismas propiedades que una onda cualquiera y por ende las mismas partes.

• Cresta: Es la parte más alta de la onda
• Valle: La Parte más baja de la onda 
• Longitud de onda: La distancia entre dos crestas o dos valles consecutivos.
• Amplitud: Distancia de la cresta o del valle a la línea de equilibrio. 
• Frecuencia: Numero de oscilaciones o de longitudes de onda que se producen en un segundo. La frecuencia se mide en una unidad denominada hertzio (Hz). Un hertzio equivale a una oscilación por segundo.

Tiene más partes y cosas interesantes, pero nos las quiero poner, para el caso que nos ocupa estas partes son más que suficientes, menos la amplitud, pero la puse porque venia con la imagen.

Entonces en las ondas de sonido mientras mas corta sea la longitud de onda la frecuencia será mayor y por lo tanto la energía que transmite también será mayor, esta energía se mide en Hertzios.

Con las ondas de luz pasa lo mismo pero con la única diferencia de que la cantidad de energía transmitida no se mide en Hertzios si no en nanómetros (nm). Lo que en realidad se mide es la distancia de la longitud de onda y no la frecuencia, de ahí la diferencia. Por lo tanto entre menor sea la longitud de onda (en nm) mayor será la energía transmitida y la variación de esta energía, en la luz, altera las propiedades de esta onda de luz, la forma en que la miramos y la sentimos, naciendo de esta forma el espectro electromagnético. 

Tal como se ve en la imagen el espectro electromagnético es un grafico que muestra los distintos niveles de energía que puede alcanzar la luz. Y en medio de todo eso se encuentra una región chiquita a la que llamamos la región visible del espectro, que ¿Por qué? Pues porque es la única luz que podemos percibir con nuestros pobres sentidos.

Como ven el espectro visible esta compuesto de los 6 colores del arcoíris y que al juntarse todos los percibimos como luz blanca. Cada color tiene una determinada longitud de onda y como ya supondrán tienen distintos niveles de energía. A si la luz violeta es la luz con mayor energía y la roja la luz con menor energía.

Y todo esto ¿como para que?, pues porque la fotosíntesis echa mano de todos estos elementos para funcionar y el mas importante es la naturaleza ambivalente de la luz, que sea una onda-partícula, y esto es porque la luz se propaga como una onda por el espacio pero al chocar con algo lo hace en forma de fotones, es decir de caniquitas minúsculas, esto si lo piensan un poco es rarísimo, es como si ondularas una cuerda en el aire y al chocar con algo esta se convirtiera mágicamente en canicas que rebotan en todas direcciones. Pues eso es lo que pasa con la luz.

Referencias
onda
partes de la onda 
partes de la onda II 
Frecuencia