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クロロフィルに長波長UV(365nm)をあてると見える蛍光赤ってなんなんですか???...

mai_2qさん

2008/10/3000:02:52

クロロフィルに長波長UV(365nm)をあてると見える蛍光赤ってなんなんですか????

分析化学の実験で植物からクロロフィルを分離してとりだしたものに長波長UVをあてたところ、蛍光(赤)が観察できました。

このメカニズムを教えてください。><


UVをあてることによってクロロフィルが基底状態から励起されるが、クロロフィルのみでは光エネルギーがあっても光合成を行うことができないため、そのエネルギーの使い道がない。
そこで、励起された状態からまた、基底状態に戻ろうとしてエネルギーを発している…

というような話を聞いたのですが、うまく話がつながらず、理解できません…><

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ymnkshさん

2008/11/500:39:54

モノに光が当たって(励起され)、励起状態になったとき、その後、分子がたどる道すじは次の3つしかありません。
(実際はもっとありますが、とりあえずこの3つで良いです)
(1)他の分子にエネルギーをまるごと渡して、基底状態にもどる。
(2)エネルギーを蛍光として放出して、基底状態にもどる。
(3)励起エネルギーを、まわりの溶媒や自分自身の、振動エネルギーに変換して、基底状態にもどる。

経路は何にせよ、安定な基底状態に戻るようにエネルギーを使います。
どんな分子でも、(1),(2),(3)の過程が、競い合って分子を失活させようとするのです。

光合成が起こる系では、すごい簡略化すると
クロロフィル→x→光合成
xが光合成の反応を行います。クロロフィルは、xにエネルギーを与えるための集光アンテナのような役割をしています。

このことから、クロロフィルは、普段、できる限り(1)が起こる環境に置かれています。
効率の良いアンテナとなるためには、受けた光のエネルギーをロスなく、受け渡さなくてはならないからです。
(1)によって、クロロフィルのエネルギーはxに渡され、そのエネルギーを使って、光合成が行われます。
もう一度いうと、この場合、ほぼ100%(1)の経路をたどって、クロロフィルは失活しています。((1)と(2)の出てくる隙はありません)


さて、もしクロロフィルを、エネルギーを受け渡す相手であるxの居ない環境に持っていたらどうなるか。
(1),(2),(3)の失活過程のうち、競争相手(1)が、居なくなります。

すると、いままで隠れていた(2),(3)が励起されたクロロフィルを失活させるようになります。

これが、クロロフィルを取り出すと、蛍光が表れる理由です。

質問した人からのコメント

2008/11/5 19:42:04

成功 丁寧な解答ありがとうございます。

とても分かりやすく、参考になりました。

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hasososahさん

2008/11/321:54:31

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kikancho24さん

2008/11/101:46:48

くわしいはなしですね。

その先生だいぶ、かしこいです。

ちょい足しを取り消しますが
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2008/10/3000:53:38

光合成とは、CO2を炭素分と酸素(気体)に変える作用のことを言いますが、それには光が必要なことが知られていますよね。クロロフィルには光合成を進める性質があるのですが、もちろんクロロフィルなしの光エネルギーだけではCO2を炭素分と酸素に分けることは出来ません。それというのもクロロフィルが光エネルギーを他のエネルギー(この場合は化学反応促進のためのエネルギー)に変換する作用があるわけです。その変換が出来ないと分子内にたまったエネルギーを放出する必要がある(エネルギー不変の法則)わけで、結局元とは異なった光エネルギーとして蛍光を発するわけです。それがクロロフィル分子の分子軌道が励起された状態(エネルギー過剰で不安定)から基底状態(エネルギーが低く安定)に戻ろうとする現象です。物質は不必要にエネルギーを与えられると不安定にんるため、安定になるため不要なエネルギーは放出します。それが基本にあるためこういった現象が起きます。

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