光合作用暗反应生成还原性氢吗,光合作用是否生成还原氢

首页 > 经验 > 作者:YD1662024-03-12 07:53:17

△小球最终会稳定在图中的最低点,也就是势能最低处。(图片来源:wired.com)

如果要让处于"势能谷底"的小球重新动起来,也就是让两个氢原子之间的化学键断裂,显然需要来自外界的额外能量推动。

总结一下:

打破旧的化学键好比让小球提升,需要额外的能量。在氢变水的反应中,只是一个小火星就足够;在水变氢的过程中,则需要多得多的能量。

新化学键形成好比小球滚下,会释放能量,例如氢气和氧气结合发生爆炸。

化学反应中能量守恒的实质是如果生成新化学键所释放的能量大于旧化学键断裂吸收的能量,则反应中会放热,反之则吸热。

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如果E1<E2,反应会释放能量,如氢气和氧气生成水。如果E1>E2,则反应需要吸收能量,如水分解成氢气和氧气;换句话说,氢气与氧气形成水时,释放的能量,正是来源于"氢-氢""氧-氧"键和水分子中"氢-氧"键之间的能量落差。反之,水分解成氢气与氧气时也需要从外界补充相当的能量落差。

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(原图来自wired.com)

这说明,水比氢气稳定得多。也正因生成水分子容易,裂解水分子难,地球表面的71%被水这种稳定的物质覆盖着。

其实,裂解水分子的已知方法有多种,植物的光合作用是其中之一。这个过程没有生成氢气,大部分阳光的能量被储存在碳水化合物中。

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电裂解水是另一种常被提到的方案。早在1833年,法拉第就提出了第一/第二电解定律。如今,就连普通人也能在家里进行简单的电裂解水实验。但在目前的技术条件下,这种方法的能量转化效率非常低,消耗4度电电解产生的氢能,功效和1度电差不多。所以,制氢的成本非常高昂。这也是氢能源汽车面临的最大难题。

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